ROV en residencia

Por Alan MacDonald y Sven Eivind Torkildsen14 noviembre 2019
El Merlin UCV en las instalaciones de IKM en Bryne, cerca de Stavanger, Noruega. (Foto: IKM Subsea)
El Merlin UCV en las instalaciones de IKM en Bryne, cerca de Stavanger, Noruega. (Foto: IKM Subsea)

Los vehículos operados a distancia (ROV) se han convertido en caballos de batalla estándar para la industria en alta mar, proporcionando un apoyo vital para las operaciones subacuáticas, desde la perforación hasta el mantenimiento de las últimas tecnologías de procesamiento submarino. Pero, ahora están experimentando una transformación.

Sobre la superficie, las redes de telecomunicaciones 4G, que se extienden por todo el Reino Unido y el Mar del Norte de Noruega, han hecho realidad el control remoto desde tierra firme. Debajo de la superficie, el "GPS submarino" y las tecnologías de comunicaciones están facilitando la navegación, permitiendo mayores grados de autonomía en distancias más largas y permitiendo que los datos recolectados se transmitan a través del agua sin cables. Estas capacidades liberan a los vehículos de la necesidad de ir acompañados de una embarcación de apoyo, ofrecen una mayor flexibilidad operativa y significan que sus pilotos pueden permanecer en tierra, lo que aumenta la seguridad y la calidad de vida. Como sistemas residentes, desplegados permanentemente o semi-permanentemente bajo el agua, los vehículos pueden estar listos para la acción, bajo el agua, las 24 horas, los 7 días de la semana, con el apoyo de tierra firme, lo que reduce los costos y aumenta la seguridad y la productividad.

Un viaje remoto para residentes
IKM Subsea, con sede en Bryne, no lejos de Stavanger, Noruega, ha estado incorporando estas tecnologías, desarrollando y desplegando vehículos residentes submarinos. El viaje de IKM hacia el ROV residente comenzó en 2007 y vio a la compañía lanzar un ROV de clase laboral, el Merlin WR200, con un sistema de gestión de sujeción (TMS) y sistemas de lanzamiento y recuperación (LARS) internos, en 2010.

El gran marco abierto del WR200 significa que funciona bien en corrientes fuertes y facilita el acceso para el mantenimiento. Pero, debido a que es grande, no siempre puede acceder a algunas áreas. Entonces, en 2014, IKM Subsea comenzó a trabajar en el ROV del vehículo ultracompacto Merlin (UCV) eléctrico. Lanzado en 2015, el Merlin UCV pronto se convirtió en la base del concepto de ROV o R-ROV residente de IKM Subsea, y, a principios de 2018, el primer Merlin UCV, completo con su propia jaula submarina (o garaje) y TMS, se colocó en el fondo marino en las instalaciones del operador noruego Equinor Snorre B, en alta mar en Noruega. Ha estado allí desde entonces, disponible las 24 horas del día, los 7 días de la semana, pilotado desde dentro o fuera de la costa, en implementaciones de tres meses de duración, entre las cuales se somete a mantenimiento.

"Algunos de los desafíos para lograr esto son técnicos, como habilitar la funcionalidad de control remoto", dice Meore Tore Møller, Gerente de Ingeniería de IKM Subsea. Esto significaba mover todo a Ethernet, por ejemplo, reducir la cantidad de cables necesarios. “También significaba adaptar piezas mecánicas, como los manipuladores, para que necesitaran menos mantenimiento. Tradicionalmente, el mantenimiento es semanal. Queríamos ir cada tres meses, cuando el sistema apareciera en cubierta.

“Un requisito clave también ha sido el mantenimiento de la estación, para ayudar con ciertas tareas, cuando necesita que el ROV esté estacionario, y también el modo de seguimiento de ruta, cuando el ROV puede navegar solo, también como un modo de operación de respaldo, si la comunicación es perdido, aunque esto no sucede a menudo ", dice Møller.

Merlin UCV R-ROV de IKM en su garaje submarino, remolcado y listo para ser movilizado en alta mar. (Foto: IKM Subsea)

La clave para el mantenimiento de la estación y la capacidad de navegación de Merlin UCV es un SPRINT-Nav, el instrumento de navegación híbrido de Sonardyne. IKM obtuvo acceso al instrumento a través del proveedor noruego de tecnología subacuática, Innova, que trabaja en estrecha colaboración con Sonardyne, con sede en el Reino Unido, para ayudar a sus clientes en Noruega.

SPRINT-Nav se basa en sensores inerciales de giroscopio (RLG) de láser de anillo Honeywell altamente robustos y precisos, en una unidad de medición de inercia (IMU), estrechamente acoplada con un registro de velocidad Doppler Syrinx Syrinx de Sonardyne y un sensor de presión integrado de alto rendimiento . La integración precisa de los datos brutos del sensor de estos sensores en un nivel bajo significa que se logran niveles más altos de precisión y confiabilidad: los ROV pueden calcular su posición por más tiempo con menos deriva.

SPRINT-Nav también se inicializa rápidamente, sin necesidad de realizar maniobras de calibración antes de ir a trabajar o durante el trabajo. Esto se debe a que ejecuta dos algoritmos para que el sistema de navegación inercial (INS) pueda inicializarse instantáneamente desde el sistema de referencia de actitud y rumbo (AHRS) en la IMU. La rápida inicialización también es posible gracias a las características muy deterministas del RLG, en comparación con otros tipos de giroscopios. Todas estas cosas lo están convirtiendo en un instrumento muy popular. Su rendimiento y factor de forma compacto también lo hacen ideal para ROV residentes, vehículos autónomos submarinos (AUV) y vehículos híbridos.

Una pieza central de hardware en el UCV es el instrumento de navegación híbrido SPRINT-Nav de Sonardyne. (Foto: Sonardyne)

Grandes ahorros
Tener un ROV submarino implementado permanentemente es un gran beneficio para los operadores, ya que siempre está ahí, disponible, sin importar las condiciones climáticas, dice Møller. “De octubre a marzo, se pueden desperdiciar muchos días operativos debido a la espera del clima. Tener un vehículo desplegado permanentemente puede ahorrar muchos millones de Kroner ”, dice. IKM Subsea puede operar estos vehículos en una altura de ola significativa de hasta 20 metros; no podría desplegar un ROV desde la cubierta en ningún lugar cerca de eso. "Poder lanzar desde submarino también ahorra media hora cada vez", agrega. “El SPRINT-Nav luego se inicializa en solo minutos. El ROV también se puede operar desde la sala de control en tierra, por lo que hay disponibilidad, 24/7 ".

Hay otros beneficios, que incluyen el ahorro de tiempo y las operaciones de ventana climática prolongada durante las desconexiones y reconexiones de elevadores marinos, dice Rolleiv Gangstad de IKM Subsea, quien administra el centro de control remoto de ROV en tierra de IKM Subsea en Bryne. “Para las operaciones de perforación, cada vez que se desconecta, y normalmente en una temporada hay alrededor de cinco desconexiones, ahorra 1,35 millones de coronas al estar allí. Para iniciar pozos después de un cierre, normalmente son 12 horas si ya tiene un ROV en el agua ”, dice. “Si no lo hace, puede tomar 48 horas. Eso puede sumar 38 millones de coronas en producción perdida ".

Construyendo un historial
Desde su centro de control en tierra, IKM Subsea opera ROV en las primeras instalaciones de Snorre B y Visund de Equinor. En Visund, hay un ROV de clase de observación Tiger y un ROV Merlin WR200 de clase laboral.

En Snorre B, hay un ROV de clase laboral con un TMS estándar de "sombrero de copa", que se baja a través de la piscina lunar Snorre B, y el fondo marino de Merlin UCV R-ROV desplegado con 3.000 metros con SPRINT-Nav. El Merlin UCV se baja a través de la grúa de plataforma a una de las cuatro posiciones de aterrizaje del fondo marino creadas previamente dentro de una "jaula E". La jaula permanece conectada a la plataforma, para energía y comunicaciones, a través de una correa en un sistema de flotabilidad de onda perezosa. Desde la jaula, el R-ROV se despliega en su propio TMS, que permite excursiones de hasta 1,000 metros. Después de tres meses, el ROV se recupera en la plataforma, junto con su jaula, para su mantenimiento.

El garaje se baja hasta el fondo marino donde alberga el R-ROV durante meses. (Foto: IKM Subsea)

Ambos ROV en Snorre B (así como los ROV en Visund) se pueden operar desde la plataforma o en tierra a través de un enlace de fibra óptica. El centro de control en tierra tiene actualmente dos estaciones, una para Visund y otra para Snorre B, aunque pueden intercambiarse y ambas podrían funcionar en un campo al mismo tiempo. Dos pilotos trabajan desde la sala de control en tierra 24/7. En alta mar, también hay dos pilotos en cada instalación, donde normalmente, sin el apoyo en tierra, habría tres.

En Snorre B, el SPRINT-Nav ha demostrado ser una inversión muy valiosa. Para el Merlin UCV R-ROV, IKM Subsea tiene su propio sistema de navegación, que toma la cadena de coordenadas de navegación del SPRINT-Nav. Esto se usa junto con un mapa de la infraestructura submarina. Mientras que con los sistemas anteriores, el posicionamiento no había sido preciso o confiable, con SPRINT-Nav, Møller dice que los pilotos tienen la confianza de saber dónde está el ROV, y el ROV sabe dónde está. Su estación de mantenimiento también está funcionando muy bien y eso es gracias a SPRINT-Nav, dice, porque no se desplaza mucho.

"Para poder tener un control remoto como este, necesitamos mantener la estación", dice Møller. “Si perdemos la comunicación, deberíamos poder ponerla en modo de mantenimiento de estación, de modo que esté allí hasta que un piloto local pueda hacerse cargo. Si bien eso no es algo que sucede muy a menudo, cuando en el futuro usemos más funciones automáticas o automatizadas, donde el ROV va solo, necesitaremos esta funcionalidad ".

"Otros INS simplemente no funcionaron", continúa. “Los pilotos trabajan con otros sistemas y saben, ven, esto funciona mejor. Ven que mantener la estación es mejor. También es útil cuando queremos hacer algo con el manipulador. Por el momento, solo usamos el brazo manipulador izquierdo (Atlas) para un trabajo simple y un brazo Schilling Rig Master para un trabajo fino. En el modo de mantenimiento de estación, tenemos más flexibilidad ”.

La mayoría del trabajo realizado por el Merlin UCV R-ROV está actualmente relacionado con la perforación y los pozos, o la apertura de válvulas para la producción, lo que significa que la mayor parte del trabajo está dentro del área de las instalaciones de Snorre B. El trabajo de inspección hace que el ROV salga a unos 300 metros para inspeccionar dónde están anclados los elevadores marinos al fondo marino con anclajes de succión. Para navegar hacia estos, los pilotos actualmente siguen al elevador a lo largo del fondo marino. Pero, en una mala visibilidad, tener confianza en un sistema de navegación para llevarlo a donde quiere estar es crucial.

Esta transformación en el mundo del ROV apenas está comenzando. Hay más que se podría hacer. Algunos buscan eliminar la atadura, porque el trabajo de encuesta hoy en día está limitado por la longitud de la atadura desde un punto fijo. "Podrías quitar la correa, pero estás limitado por el tamaño de la batería", señala Møller. "Por lo tanto, es posible que necesitemos diferentes vehículos para hacer cosas diferentes". Esto podría ser algo más como un AUV para la encuesta, respaldado por SPRINT-Nav para la navegación, y ROV residentes, donde se necesitan vehículos pesados con más capacidades. "Hay muchas formas diferentes de hacer esto", agrega Møller.

Durante las misiones, el UCV viaja desde su garaje submarino a su sitio de trabajo antes de regresar. (Foto: IKM Subsea)

Los vehículos podrían ser más flexibles al permitirles cambiar partes submarinas utilizando acopladores inductivos, por ejemplo. Sin una correa, un sistema podría moverse de un nodo a otro (donde podría recargarse). Transpondedores, por ej. Los Compatts de Sonardyne, en la jaula submarina significarían que el retorno del ROV a su posición de espera en la jaula podría automatizarse, con el apoyo de sistemas anticolisión. El módem óptico de espacio libre BlueComm de Sonardyne también permite la transmisión de video en vivo a través del agua, lo que permite el control remoto en vivo para vehículos sin ataduras.

Otra opción es una jaula con paquetes de baterías que podrían desplegarse desde un bote hasta donde sea necesario y dejarse allí para hacer su trabajo, con comunicaciones y control desde tierra firme a través de una boya de superficie y la red celular 4G. "Una embarcación puede transportar de cuatro a cinco sistemas de ROV, solo sería un mecanismo de entrega", dice Møller. Aquí, el mantenimiento de la estación es aún más crucial, ya que en este escenario no hay un piloto offshore como respaldo.

Otras áreas que IKM Subsea está considerando incluyen un gemelo digital del mundo submarino. Eso crearía la solución de navegación ideal, dice Møller. SPRINT-Nav proporcionaría la posición junto con una sonda 3D, que podría recrear el entorno submarino. Además, si las comunicaciones o la sonda se desconectan, SPRINT-Nav puede continuar calculando dónde está el ROV. Un gemelo digital también haría que los procedimientos de simulación y la capacitación fueran más fáciles y realistas y reduciría el tiempo en el sistema real.

Los siguientes pasos incluyen más automatización. Sin embargo, esto es en parte un desafío humano. Los pilotos de ROV están acostumbrados a realizar estas tareas ellos mismos. Están acostumbrados a poder ver y sentir dónde necesitan estar en el agua y prefieren eso a confiar en una máquina. Pero, el cambio está ocurriendo, dice Møller, y vendrán más a medida que las tareas se pueden automatizar, incluido el uso de tecnologías de visión artificial, por ejemplo. simplemente puede enviar un mensaje al vehículo y decir: "Vaya a la estación oeste # 2 y verifique la situación en esta válvula".

De vuelta en Bryne, donde IKM Subsea también desarrolla pruebas y mantiene sus ROV y R-ROV, se están construyendo dos nuevos UCV para AKOFS Offshore. Estos serán sistemas desplegados en buques, ambos equipados con SPRINT-Navs. También se están construyendo y equipando estaciones de control remoto adicionales.

IKM Subsea también está trabajando en un manipulador eléctrico para su R-ROV eléctrico, así como otras formas de hacer que estos sistemas sean más eficientes, de modo que la vida útil de la batería se pueda extender. Esto incluye un TMS eléctrico, hélices y baterías alternativas, y sistemas de administración de energía.

A medida que aumenta el interés por los sistemas desplegados en el fondo marino, aparecerán más sistemas de este tipo en el mercado y evolucionarán, con el apoyo de las tecnologías de navegación y comunicación.


Los autores
Alan MacDonald es gerente de ventas en Sonardyne. Sven Eivind Torkildsen es gerente de ventas de Innova.

Categories: Equipo, Tecnología