Expectativas crecientes: Un análisis profundo de los vehículos submarinos

Vehículo aéreo no tripulado Boxfish. Crédito: Boxfish Robotics

Los vehículos submarinos han consolidado su posición, con plataformas autónomas y operadas remotamente convirtiéndose en herramientas operativas esenciales en aplicaciones offshore, de defensa, de inspección y mantenimiento, de exploración y ciencias marinas. A medida que la industria submarina evoluciona rápidamente para adaptarse a las tendencias globales, surgen varios temas definitorios entre las principales empresas de vehículos: multiuso, usabilidad, visibilidad, resistencia y, como era de esperar, autonomía.

Multiuso

A medida que los vehículos submarinos asumen más responsabilidad, hay un cambio notable desde los vehículos independientes de dominio único a favor de flotas de plataformas autónomas, desplegables en la superficie, en el aire y bajo las olas.

“El tema más común que observamos es la capacidad de operar en equipos autónomos de varios vehículos con otras plataformas”, afirmó Terry Sloane, fundador, propietario y director general de Planet Ocean y ecoSUB Robotics, una división operativa de Plant Ocean. ecoSUB presentó una flota multiusos en su proyecto SoAR (Escuadrones de Robots Adaptativos) 2021-2023, que coordinó una misión de estudio y exploración a gran escala diseñada, monitoreada y adaptada en tiempo real por un "Motor de Autonomía" inteligente. La flota SoAR consistió en los Vehículos Submarinos Autónomos (AUV) de ecoSUB, la plataforma con capacidad de vuelo estacionario Auto-Hover 1 del Centro Nacional de Oceanografía y el Vehículo de Superficie No Tripulado (USV) REAV-60 "Decibel" de Sonardyne.

ecoSUB AUV. Crédito: ecoSUB

Duane Fotheringham, presidente del grupo de Sistemas No Tripulados de la división de Tecnologías de Misión de HII, señaló que la escala de los vehículos submarinos está creciendo. «Los clientes están dejando de comprar uno o dos vehículos para experimentación y optando por cantidades a nivel de flota. Este cambio indica que los sistemas submarinos no tripulados están pasando de las pruebas a un uso operativo sostenido con expectativas reales de capacitación, logística y ciclo de vida».

Usabilidad

La experiencia del usuario es fundamental para quienes compran vehículos submarinos. Los sistemas deben ser eficientes, personalizables y, en definitiva, útiles para el trabajo deseado.

“Los clientes buscan sistemas que puedan gestionar la incertidumbre, operar con comunicaciones limitadas y integrarse fluidamente con fuerzas marítimas más amplias, como buques tripulados, aeronaves y otras plataformas no tripuladas”, afirmó Fotheringham. “También buscan reducir la carga de trabajo de los operadores”.

“También estamos observando una fuerte demanda de plataformas más pequeñas y portátiles que no requieren grandes embarcaciones ni una logística compleja para su despliegue”, afirmó Vera Bronza, directora de ventas y marketing de Boxfish Robotics. La sincronización precisa de datos también es fundamental, añadió, ya que los AUV de la compañía pueden sincronizar datos de todos los sensores, navegación e imágenes.

Además, a los clientes les importa mucho la eficiencia y la usabilidad: la rapidez con la que se puede configurar el sistema, el número de personas necesarias para su funcionamiento y la cantidad de datos útiles que se pueden recopilar en una sola implementación. La flexibilidad también es importante para que los sistemas puedan evolucionar a medida que cambian los requisitos del proyecto.

La flexibilidad es un elemento bien reconocido para VideoRay, que prioriza los vehículos modulares. "Los clientes lo quieren todo. Quieren vehículos pequeños y portátiles, pero también superpotentes y con capacidad para cargas gigantes. Ahí es donde la tecnología modular es fantástica, porque podemos adaptarnos a eso en mayor medida", afirmó Marcus Kolb, director de tecnología de VideoRay, una empresa audiovisual. Su nueva nave, la Mission Specialist Wraith, se basa en su predecesora, la Mission Specialist Ally, y promete mayor agilidad y más propulsores.

Especialista de misión Wraith. Crédito: AeroVironment Inc/VideoRay

Visibilidad

Si bien los vehículos submarinos deben ser eficientes y fáciles de usar, también deben ser eficaces en lo que mejor saben hacer: ver lo que los humanos no pueden. Las imágenes de alta calidad siempre son una prioridad para un cliente, enfatizó Bronza. "La navegación y el posicionamiento fiables también son cruciales, especialmente para estudios que deben repetirse en el tiempo".

La obtención de imágenes de mayor calidad también indica una tendencia hacia el uso de más herramientas y sensores para la visibilidad y la visualización de datos. "También observamos interés en la fotogrametría, donde los clientes desean generar nubes de puntos 3D de alta resolución o 'gemelos digitales' de infraestructura submarina para la monitorización a largo plazo", afirmó Joseph Segato, ejecutivo de cuentas de Deep Trekker. "Finalmente, en entornos de baja visibilidad, un sonar multihaz se ha convertido en un requisito indispensable debido a las limitaciones de visibilidad".

Resistencia

El rendimiento y la funcionalidad de un vehículo submarino son tan importantes como su resistencia, y los clientes buscan despliegues más prolongados. Si bien esto no se basa exclusivamente en la capacidad de la batería (la gestión energética y la configuración de la misión también son factores), las baterías submarinas constituyen una industria propia en rápida evolución, que equilibra la densidad energética, la seguridad, la modularidad y el cumplimiento normativo.

Muchas baterías submarinas son de iones de litio (Li-ION), lo que ofrece un equilibrio ideal entre densidad energética, peso, volumen y rendimiento durante su vida útil, explicó Sören Johannsen, director de operaciones y director de marketing de SubCtech. «Para los vehículos submarinos, una alta densidad energética se traduce directamente en una mayor autonomía de misión o una mayor capacidad de carga útil. Las baterías de iones de litio también ofrecen alta eficiencia, características de descarga estables y buena escalabilidad en sistemas de diferentes tamaños». El vehículo de operación remota (ROV) REVOLUTION de Deep Trekker y los AUV y ROV de Boxfish funcionan con iones de litio.

Los SmartPowerBlocks de SubCtech también son de iones de litio, combinando un diseño mecánico modular con funciones integradas de gestión, monitorización y seguridad de la batería para aplicaciones submarinas. «Su modularidad permite a los clientes escalar la capacidad y el voltaje sin tener que rediseñar todo el sistema de energía», afirmó Johannsen. Los SmartPowerBlocks también son personalizables, adaptando la geometría, la capacidad, los niveles de voltaje y las interfaces de la batería para adaptarse a las limitaciones específicas del vehículo y a los requisitos de la misión. «Esto puede incluir la optimización del factor de forma para espacios reducidos en el casco, conceptos de redundancia para aplicaciones críticas de seguridad, perfiles de descarga a medida o la integración con sistemas de comunicación y monitorización específicos del vehículo. También adaptamos soluciones a diferentes entornos regulatorios, ya sea para plataformas de defensa, vehículos científicos o sistemas totalmente eléctricos de petróleo y gas, manteniendo una base tecnológica común y cualificada».

Implementación de un sistema de baterías para un cliente de petróleo y gas. Crédito: SubCtech

ROV REVOLUCIÓN de Deep Trekker. Crédito: Trekker profundo

La plataforma de baterías SeaPower de Kraken Robotics también se basa en tecnología de iones de litio (Li-ION), integrando celdas tipo bolsa y electrónica en una matriz de polímero de silicona y operando hasta 6000 metros. Su arquitectura encapsulada, tolerante a la presión, elimina la necesidad de carcasas de presión rígidas o compensación de aceite, y su diseño modular permite adaptar el voltaje, el tamaño y la energía a las necesidades del proyecto. "Estamos observando un fuerte aumento en la demanda de baterías SeaPower, especialmente para aplicaciones de defensa y vehículos submarinos no tripulados extragrandes (XLUUV), donde la resistencia, la fiabilidad y la seguridad son cruciales", declaró Patrick Paranhos, vicepresidente de Sistemas de Baterías. "Este crecimiento refleja una transición más amplia hacia plataformas submarinas de mayor alcance y potencia que operan en entornos cada vez más complejos".

Batería SeaPower de Kraken Robotics. Crédito: Kraken Robotics.

UUV REMUS. Crédito: HII. En HII, el vehículo submarino no tripulado (UUV) REMUS también ofrece una arquitectura energética modular, lo que permite que el vehículo lleve uno, dos o tres paquetes de baterías y que su autonomía se ajuste según la velocidad, la carga útil y el perfil operativo. Si bien las baterías de iones de litio son las más comunes, las baterías alcalinas también son una opción para ciertas misiones especializadas. Los AUV de ecoSUB también vienen equipados de serie con baterías recargables de iones de litio, pero también pueden alojarse pilas alcalinas.

VideoRay se hizo cargo de las necesidades de las baterías. "Dudábamos entre el níquel-hidruro metálico, porque es fácil de transportar, y el litio-ion, que es un verdadero engorro. Codesarrollamos el nuestro simplemente porque no encontramos a nadie más que lo fabricara", dijo Kolb. "Nuestras baterías, como todos nuestros módulos, tienen un cerebro integrado. Tienen un nodo que puede comunicarse para solicitar información. Pero además, generan energía regulada a 48 voltios nominales, que luego se reduce a la tensión de corte del litio".

Autonomía

La autonomía es una demanda creciente, si no un requisito, en la industria submarina y otras industrias para permitir que el trabajo se complete más rápido y durante un período más largo que con la operación humana. En pocas palabras, se pueden recopilar, procesar y visualizar más datos. En aplicaciones offshore, de exploración y defensa, los sistemas autónomos eliminan cierto nivel de riesgo al reducir las situaciones peligrosas o extremas. Lo crucial, enfatizó Fotheringham, es que los vehículos submarinos sean capaces de operar con autonomía más allá de las pruebas en el mar. «Se espera que la autonomía funcione en condiciones reales, no solo en escenarios controlados».

Los vehículos submarinos están evolucionando, pasando de ser herramientas especializadas a activos rutinarios e interconectados, guiados por las necesidades del proyecto y las demandas de los clientes. Si bien la multiusos, la usabilidad, la visibilidad, la resistencia y la autonomía son tendencias comunes para los vehículos de próxima generación, también sirven como indicadores de las posibilidades aparentemente ilimitadas que aún están por venir.