Submarino IMR se mueve robótico

Imagen: Saipem

Imagen: Oceaneering

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Los sistemas marítimos no tripulados (UMS), especialmente los vehículos submarinos autónomos (AUV), no son ajenos a las aplicaciones comerciales. El estudio del fondo marino por AUV y posteriormente vehículos de superficie no tripulados (USV) es ahora una práctica aceptada. La tecnología UMS se está moviendo hacia nuevos dominios comerciales, en particular el mantenimiento y reparación de inspección (IMR). Si bien no hay definiciones perfectas, estas tareas se pueden ver de la siguiente manera:

• La inspección es la tarea de examinar una estructura, quizás una tubería, para determinar su condición.
• El mantenimiento es una tarea rutinaria que implica la interacción con una estructura, como girar una válvula o insertar un cable.
• La reparación suele ser una intervención importante, como reemplazar una tubería rota.

Estas misiones eran tradicionalmente el dominio de los vehículos de clase remota (ROV) de clase trabajadora y los grandes buques de apoyo en alta mar (OSV) de los que dependen. Pero los tiempos están cambiando.

Hoy en día hay una gran cantidad de nuevos enfoques robóticos para IMR, todos ellos interrumpiendo progresivamente las técnicas convencionales. El espectro abarca desde nuevos conceptos de implementación de ROV hasta sistemas no tripulados "residentes" en el fondo marino e incluye nuevos factores de forma robótica y modelos de negocio. Si bien hay desarrollos interesantes para discutir, se centran principalmente en la inspección y el mantenimiento. Actualmente, la reparación sigue siendo el dominio de los ROV de alta potencia y altamente operados por humanos con el apoyo de los OSV. Pero el sector "I" y "M" es aproximadamente la mitad del mercado global de IMR y está experimentando una rápida evolución.

Nuevos enfoques para los ROV

El elemento de cambio más obvio en la práctica actual es retirar el barco. Un primer paso lógico es reemplazar un barco tripulado caro y grande con un USV. Este enfoque ha sido demostrado por varios jugadores. En una demostración centrada en la defensa, los ROV de Teledyne Seabotix se operaron desde los USV WAM-V de Marine Advanced Research. En la práctica comercial, los ROV de SAAB han sido respaldados por los USV de L3 ASV C-worker. En estas configuraciones, el objetivo es principalmente la inspección. Un operador en tierra, conectado por radio o telemetría satelital, puede usar los sistemas combinados para examinar estructuras o el fondo marino. La intervención ligera es factible, pero generalmente los ROV involucrados carecen de la potencia física para realizar tareas de mantenimiento en alta mar. Las operaciones de este tipo generalmente se miden en horas, o quizás unos pocos días, pero no pretenden ser persistentes.

Crédito: L3 ASV Otro concepto que gana atractivo es instalar un ROV en una ubicación fija. Esto podría estar conectado a una gran instalación que proporciona conectividad de energía y datos a tierra. También podría conectarse a través de una boya, para telemetría, y depender de baterías para obtener energía. En cualquier caso, el ROV ahora es un elemento fijo en el sitio y no depende de una embarcación costosa para su soporte. Esta es una propuesta de valor convincente, pero exige una inversión significativa en la fiabilidad del ROV. Tradicionalmente, los ROV reciben servicio y mantenimiento de forma rutinaria en cubierta. A menudo se embarca más de un ROV en un barco para garantizar la productividad. Tales enfoques no son viables en un concepto de operaciones a largo plazo más fijo. La industria ha aceptado este desafío, y los principales jugadores han desarrollado nuevas ofertas de ROV. Oceaneering ha desarrollado su e-ROV y ha visto resultados positivos en los primeros ensayos. Saipem también ha invertido significativamente en esta área. Su vehículo Hydrone-R es el resultado de casi dos años de desarrollo. Está en transición del desarrollo de prototipos a pruebas en el mar durante el verano de 2019.

Sistemas Residentes del Fondo Marino
La evolución natural de los ROV confiables para operar durante horas o días sin barcos son los vehículos que residen en el fondo marino sin amarres. Sabertooth de SAAB ha sido un líder en esta área, comenzando con una demostración ampliamente referenciada en el Laboratorio de Flotabilidad Neutral de Houston a fines de 2016. Esto demostró que un AUV de natación libre podía inspeccionar y transitar de forma autónoma y luego intervenir, girando un mecanismo de válvula. Este último paso se realizó bajo control manual utilizando telemetría inalámbrica de gran ancho de banda.

Desde entonces, otros han entrado en este espacio. Oceaneering ha presentado su vehículo Freedom. Este sistema está diseñado para ser de múltiples funciones con la capacidad de ejecutar tareas de inspección e inspección. Está destinado a ser alojado en una estación de acoplamiento instalada en el sitio del fondo marino donde volverá para recargarse. La visión para tales sistemas se debe instalar y dejar en el fondo marino durante meses. Combina los desafíos de ingeniería mecánica de hacer que los ROV sean confiables con el software necesario para la operabilidad a largo plazo. Estos conceptos tecnológicos se están desarrollando lentamente y la solución de Oceaneering había avanzado rápidamente para ofrecer una opción de mercado.

La visión de los vehículos inalámbricos residentes en el fondo marino es poderosa. Pero sigue siendo una visión de futuro. Hoy en día, los despliegues de larga duración de vehículos residentes en el fondo marino atados son inminentes, especialmente con Eelume, un vehículo submarino que difumina las líneas entre AUV y ROV mientras emplea una arquitectura distintiva que admite modularidad y maniobrabilidad. Con un aspecto similar al de su anguila, esta tecnología ha comenzado ensayos de prueba en alta mar para operaciones de residencia submarina. Los sistemas submarinos residentes de Eelume se desplegaron en un sitio de pruebas submarinas de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Noruega en 360 m. agua en alta mar en Trondheim durante mayo de 2019. Los robots Eelume se desplegaron en el lecho marino con un garaje de atraque y se utilizaron para realizar una serie de tareas de inspección e intervención de luz en el sitio de prueba submarino. Después de más pruebas y pruebas de configuración en Trondheim a finales de este año, está previsto que los dos primeros sistemas Eelume residentes en el mar se implementen en el campo de producción submarina de Åsgard para Equinor. Los dos sistemas de robot estarán configurados para tareas de inspección y tareas de intervención, incluidas las operaciones de válvula de herramienta de torque. Estos primeros sistemas Eelume residentes en el mar funcionarán en modo de control atado con batería, pero antes de fin de año se espera que demuestren operaciones sin cables.

Crédito: Eelume Permanecer "Conectado"
Para admitir las operaciones sin cables de los AUV, será necesario proporcionar conectividad inalámbrica a los sistemas. Los módems acústicos son útiles para conexiones de largo alcance, pero ofrecen un ancho de banda limitado. Los sistemas ópticos pueden proporcionar un ancho de banda mucho más robusto pero en rangos limitados. Un sistema colectivo puede ofrecer un enfoque para este desafío. Ioseba Tena, Gerente de Negocios Globales de Sonardyne lo expresa bien: “En Sonardyne hemos estado demostrando torres celulares de navegación y comunicación inalámbrica, equipadas con módems ópticos de espacio libre y acústicos, capaces de proporcionar actualizaciones de posición y control de piloto en tiempo real. Estos se colocarán estratégicamente en áreas como pozos, colectores, etc., donde la intervención humana ayudará a mitigar el riesgo y mejorar las operaciones. Nos permitirán interactuar con los vehículos en video en tiempo real y comandos de joystick como si estuviéramos en alta mar con ellos ”. Este enfoque puede permitir que los vehículos inalámbricos operen más lejos, mientras siguen en contacto cercano con los operadores.

Nuevos robots, nuevos modelos de negocio
Ampliando la visión de robots submarinos sin ataduras para IMR se encuentra el Aquanaut de Houston Mechatronic. Este sistema transformador puede funcionar tanto en modo AUV para inspección y tránsito como en modo ROV para inspección y manipulación más cercanas. La intención de Aquanaut es que el sistema llegue a un sitio de trabajo y ejecute tareas, como manipulaciones de válvulas, utilizando su propia inteligencia a bordo. Los operadores utilizarán solo el control de supervisión de alto nivel para verificar el estado del sistema y emitir comandos de misión. Este concepto desafía las convenciones tecnológicas y comerciales.

Las capacidades de transformación de Aquanaut son desarrollos mecánicos impresionantes. Pero los desarrollos de ingeniería de detección y software son igualmente importantes. La capacitación de un sistema robótico para percibir, comprender y participar en un entorno submarino complejo es un desafío importante. Suponiendo que los ingenieros tengan éxito, surgen los desafíos comerciales. Aquanaut se visualiza como un servicio de guardia de IMR, que proporciona la actividad necesaria cuando y donde sea necesario, sin las embarcaciones caras, de la misma manera que un servicio de transporte compartido proporciona transporte a pedido. Este es un cambio notable de enfoque y puede cambiar radicalmente la economía de la IMR.

Lograr esta visión exigirá que los ingenieros no solo desarrollen la tecnología. Tendrán que demostrar su fiabilidad a los operadores humanos subjetivos. Los abogados y contadores no entenderán el código y solo se convencerán con demostraciones sucesivas y progresos progresivos hacia un entorno operativo IMR totalmente autónomo. Para combinar las palabras de los operadores y gerentes offshore, será un "largo trabajo" antes de que los "robots brillantes" puedan hacerlo todo.