O IMR submarino move-se robótico

Imagem: Saipem

Imagem: Oceaneering

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Sistemas marítimos não tripulados (UMS), especialmente veículos subaquáticos autônomos (AUVs), não são estranhos às aplicações comerciais. A pesquisa do fundo do mar por AUVs e, posteriormente, veículos de superfície não tripulados (USVs) é agora uma prática aceita. A tecnologia UMS está mudando para novos domínios comerciais, principalmente manutenção e reparo de inspeção (IMR). Embora não haja definições perfeitas, essas tarefas podem ser exibidas da seguinte maneira:

• A inspeção é a tarefa de examinar uma estrutura, talvez um oleoduto, para determinar sua condição.
• A manutenção é uma tarefa rotineira que envolve a interação com uma estrutura, como girar uma válvula ou inserir um condutor.
• O reparo é normalmente uma intervenção significativa, como a substituição de um tubo quebrado.

Essas missões eram tradicionalmente o domínio dos veículos operados remotamente (ROVs) da classe trabalhadora e dos grandes navios de apoio offshore (OSVs) dos quais eles dependem. Mas os tempos estão mudando.

Atualmente, existem inúmeras abordagens robóticas para IMR, todas elas interrompendo progressivamente as técnicas convencionais. O espectro varia de novos conceitos de implantação de ROV a sistemas não tripulados "residentes" no fundo do mar, e inclui novos fatores de forma robótica e modelos de negócios. Embora existam desenvolvimentos interessantes para discutir, eles são predominantemente focados em inspeção e manutenção. Atualmente, o reparo ainda é o domínio de ROVs de alta potência e operados por humanos, suportados por OSVs. Mas o setor “I” e “M” representa aproximadamente a metade do mercado geral de IMR e está vendo uma evolução rápida.

Novas abordagens para ROVs

O elemento mais óbvio de mudança na prática atual é remover o navio. Um primeiro passo lógico é substituir um navio tripulado grande e caro por um USV. Esta abordagem foi demonstrada por vários jogadores. Em uma demonstração focada na defesa, os ROVs Teledyne Seabotix foram operados pelos USVs WAM-V da Marine Advanced Research. Na prática comercial, os ROVs da SAAB foram suportados pelos USVs dos trabalhadores L3 ASV C. Nessas configurações, o objetivo é principalmente a inspeção. Um operador em terra, conectado via telemetria por rádio ou satélite, pode usar os sistemas combinados para examinar estruturas ou o fundo do mar. A intervenção leve é viável, mas normalmente os ROVs envolvidos não têm força física para realizar as principais tarefas de manutenção offshore. Operações desse tipo geralmente são medidas em horas, ou talvez alguns dias, mas não pretendem ser persistentes.

Crédito: L3 ASV Outro conceito que chama a atenção é instalar um ROV em um local fixo. Isso pode estar associado a uma instalação grande que fornece conectividade de energia e dados de volta à costa. Também pode ser conectado via bóia, para telemetria e depender de baterias para poder. Em ambos os casos, o ROV agora é um acessório no local e não depende de uma embarcação cara para suporte. Essa é uma proposta de valor atraente, mas exige um investimento significativo na confiabilidade do ROV. Tradicionalmente, os ROVs são rotineiramente atendidos e mantidos no convés. Muitas vezes, mais de um ROV é embarcado em uma embarcação para garantir a produtividade. Tais abordagens não são viáveis em um conceito de operações mais fixo e de longo prazo. A indústria aceitou esse desafio e os principais players desenvolveram novas ofertas de ROV. A Oceaneering desenvolveu seu e-ROV e obteve resultados positivos em testes iniciais. A Saipem também investiu significativamente nessa área. O veículo Hydrone-R é o resultado de quase dois anos de desenvolvimento. Ele está passando do desenvolvimento de protótipo para testes no mar durante o verão de 2019.

Sistemas de residentes no fundo do mar
A evolução natural dos ROVs confiáveis para operar por horas ou dias sem navios são veículos residentes no fundo do mar sem amarras. O Sabertooth da SAAB tem sido um líder nesta área, começando com uma demonstração amplamente referenciada no Laboratório de Flutuabilidade Neutra de Houston no final de 2016. Isso mostrou que um AUV de natação livre podia pesquisar e transitar autonomamente e depois intervir, transformando um mecanismo de válvula. Esta última etapa foi realizada sob controle manual usando telemetria sem fio de alta largura de banda.

Desde então, outros entraram neste espaço. A Oceaneering apresentou seu veículo Freedom. Este sistema foi projetado para ser multifuncional, com a capacidade de executar tarefas de pesquisa e inspeção. Ele deve ser alojado em uma estação de ancoragem instalada no local do fundo do mar, onde retornará para recarga. A visão para esses sistemas deve ser instalada e deixada no fundo do mar por meses. Ele combina os desafios de engenharia mecânica de tornar os ROVs confiáveis com o software necessário para a operacionalidade a longo prazo. Esses conceitos de tecnologia estão sendo desenvolvidos lentamente e a solução da Oceaneering avançou rapidamente para oferecer uma opção de mercado.

A visão dos veículos residentes no fundo do mar sem fio é poderosa. Mas continua sendo uma visão futura. Hoje, implantações de longa duração de veículos residentes no fundo do mar amarrados são iminentes, principalmente com o Eelume, um veículo submarino que desfoca as linhas entre AUV e ROV, enquanto emprega uma arquitetura distinta que suporta modularidade e manobrabilidade. Parecendo algo com seu homônimo de enguia, essa tecnologia começou a testar testes no exterior para operações de residência submarina. Os sistemas de residentes submarinos de Eelume foram implantados em um local de teste subaquático da Universidade de Ciência e Tecnologia da Noruega em 360 m. na costa de Trondheim, em maio de 2019. Os robôs Eelume foram implantados no fundo do mar com uma garagem de ancoragem e utilizados para executar várias tarefas de inspeção e intervenção leve no local de teste subaquático. Após mais testes e testes de configuração em Trondheim, no final deste ano, está planejado que os dois primeiros sistemas Eelume residentes submarinos sejam implantados no campo de produção submarina de Åsgard da Equinor. Os dois sistemas robóticos serão configurados para tarefas de inspeção e tarefas de intervenção, incluindo operações de válvula de ferramenta de torque. Esses primeiros sistemas Eelume residentes no submarino operarão no modo de controle conectado a bateria, mas antes do final do ano deverão demonstrar operações sem fio.

Crédito: Eelume Staying “Connected”
Para oferecer suporte a operações difusas sem fio de AUVs, será necessário fornecer conectividade sem fio aos sistemas. Modems acústicos são úteis para conexões de longo alcance, mas oferecem largura de banda limitada. Os sistemas ópticos podem fornecer largura de banda muito mais robusta, mas em faixas limitadas. Um sistema coletivo pode oferecer uma abordagem para esse desafio. Ioseba Tena, Gerente Global de Negócios da Sonardyne, explica bem: “Na Sonardyne, demonstramos torres de células de navegação e comunicação sem fio, equipadas com acústica e modems ópticos de espaço livre, capazes de fornecer atualizações de posição e controle do piloto em tempo real. Estes serão colocados estrategicamente em áreas como poços, coletores, etc. onde a intervenção humana ajudará a mitigar riscos e melhorar as operações. Eles nos permitirão interagir com os veículos em comandos de streaming de vídeo e joystick em tempo real como se estivéssemos no mar com eles. ”Essa abordagem pode permitir que veículos sem fio operem mais longe, enquanto ainda estão em contato próximo com os operadores.

Novos robôs, novos modelos de negócios
Expandindo a visão de robôs submarinos sem corda para IMR está o Aquanaut da Houston Mechatronic. Esse sistema de transformação pode operar no modo AUV para levantamento e trânsito e no modo ROV para inspeção e manipulação mais próximas. A intenção do Aquanaut é que o sistema chegue ao canteiro de obras e execute tarefas, como manipulações de válvulas, usando sua própria inteligência a bordo. Os operadores usarão apenas controle de supervisão de alto nível para verificar o status do sistema e emitir comandos de missão. Esse conceito desafia as convenções de tecnologia e de negócios.

As capacidades de transformação do Aquanaut são impressionantes desenvolvimentos mecânicos. Mas os avanços e a engenharia de software são igualmente importantes. Treinar um sistema robótico para perceber, entender e envolver um ambiente submarino complexo é um desafio significativo. Presumindo que os engenheiros tenham sucesso, surgem os desafios de negócios. O Aquanaut é concebido como um serviço de plantão de IMR, fornecendo a atividade necessária quando e onde necessário, sem as embarcações caras, da mesma forma que um serviço de carona compartilhada fornece transporte sob demanda. Essa é uma mudança notável de abordagem e pode mudar radicalmente a economia da IMR.

Atingir essa visão exigirá que os engenheiros não desenvolvam simplesmente a tecnologia. Eles terão que provar sua confiabilidade a operadores humanos subjetivos. Advogados e contadores não entenderão o código e serão convencidos apenas por demonstrações sucessivas e progresso incremental em direção a um ambiente operacional IMR totalmente autônomo. Para combinar as palavras de operadores e gerentes offshore, será um "longo trabalho árduo" antes que os "robôs brilhantes" possam fazer tudo.