Autonomía marina sobre y debajo del agua

El C-Worker 7 de L3 Harris UK trabaja con un ROV frente a la costa sur del Reino Unido. Fotos de L3 Harris Reino Unido.

El C-Worker 7 de L3 Harris UK trabaja con un ROV frente a la costa sur del Reino Unido. Fotos de L3 Harris Reino Unido.

Marine Tech ha suministrado sistemas RSV-ROV a IMODCO para operaciones de inspección de boya CALM. Foto de IMODCO.

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Los sistemas marinos autónomos y las combinaciones de tales sistemas se ponen cada vez más a prueba en el espacio en alta mar. Elaine Maslin analiza cómo se están probando los sistemas híbridos remotos y autónomos.

Conceptos como los vehículos submarinos residentes, para inspección, reparación y mantenimiento, son opciones atractivas, pero no las únicas que se están probando. El despliegue de vehículos operados de forma remota (ROV) desde embarcaciones de superficie no tripuladas (USV) también se está probando y poniendo en uso. Es otra forma de sacar a los operadores del peligro, centralizar las operaciones y reducir los costos y las huellas ambientales. Pero, hay un camino por recorrer hasta que estos sistemas puedan enfrentar las duras condiciones de los gustos del Mar del Norte.

Los primeros en adoptar
La firma francesa Marine Tech ha estado combinando capacidades de USV y ROV, con éxito comercial desde 2017. Los que están detrás de la firma, fundada en 2014, han estado proporcionando lo que llaman buques de superficie remotos (RSV) en la industria del petróleo y el gas desde 2012, en operaciones de prospección marina en el Medio Oriente.

Marine Tech comenzó a investigar la posibilidad de agregar capacidades de ROV a sus RSV en 2016, a través de un proyecto con el equipo de Encuesta y Buceo de la National Petroleum Construction Company (NPCC) de Abu Dhabi. NPCC quería una solución para misiones de monitoreo y monitoreo, incluso en áreas peligrosas o restringidas, que pudieran lanzar y recuperar un ROV.

El C-Worker 7 de L3 Harris UK trabaja con un ROV frente a la costa sur del Reino Unido. Fotos de L3 Harris Reino Unido.

Magali Mouries, cofundador de Marine Tech y también su Gerente Comercial, dice: “Querían ahorrar costos y mejorar la seguridad del personal y los buzos y reducir los medios técnicos que tienen que desplegar para llevar a cabo estas misiones. Un RSV reemplaza a los buzos y embarcaciones y a todos los equipos necesarios para llevar a cabo estas misiones convencionales ".

El resultado fue utilizar su observador de mar RSV de 4.2m de largo y 2.1m de ancho con ecosonda multihaz y un ROV vLBV300 de Teledyne Seabotix a bordo, para inspección visual. El RSV alimentado por batería, que tiene una resistencia de 24 horas y puede viajar a 10 kts, estaba equipado con un cabrestante, un sistema de tensión y una plataforma articulada para el despliegue del ROV, hasta una profundidad de agua de 100 m. El comando y el control se realizan a través de UHF, utilizando los mismos sistemas implementados en toda la flota RSV de Marine Tech, con Wi-Fi para recuperar los datos registrados por los sensores integrados. La comunicación entre el ROV y el RSV fue parte del desarrollo, así como el piloto automático con el mantenimiento de la posición del RSV y la gestión de la vinculación del ROV.

Después de las demostraciones en 2017, el RSV, que actualmente puede operar en mares de hasta 1,8 m, se convirtió en el primer RSV (o ASV / USV) en ser utilizado en alta mar, dice Mouries. Se puso en uso en el campo Zakum, a 16 km de Abu Dhabi, inspeccionando tuberías, realizando estudios batimétricos y desplegando el ROV para una inspección detallada si se descubría algo. Ha estado trabajando para NPCC desde entonces, dice Mouries, un oceanógrafo en formación, con 12 años de experiencia en el medio ambiente marino y la contaminación marina.

Si bien el vehículo puede funcionar durante 24 horas, incluido el consumo de energía del ROV, a menudo no se usa durante tanto tiempo, dice Mouries, porque no es necesario realizar trabajos de prospección / hidrográficos de forma continua durante todo este tiempo.

"Este es el primero y creo que sigue siendo el único, con un hermano pequeño RSV Sea Observer Compact, en funcionamiento", agrega Mouries. De hecho, después del trabajo con NPCC, en 2018, Marine Tech también entregó un RSV Sea Observer Compact, de 3.2m de largo, con un BlueROV2 a bordo de IMODCO (una empresa de tecnología de terminales de carga en alta mar propiedad de la compañía de tecnología de producción flotante SBM Offshore) . Para IMODCO, se está utilizando como parte del mantenimiento de boyas de carga / descarga en alta mar, incluidas las prospecciones de líneas de amarre individuales. Una vez más, todavía se usa desde que entró en el trabajo hace dos años.

"Llevamos casi 10 años trabajando en este campo", dice Mouries. "Hemos producido más de 10 plataformas en Europa, Oriente Medio y Asia, por lo que podemos desarrollar este tipo de plataformas". Para que más empresas adopten estas tecnologías, la mentalidad debe cambiar, dice. “La industria tiene que estar lista para cambiar su proceso de trabajo y lleva tiempo hacer eso. Sin embargo, el mercado se está desarrollando ahora. Las mentes están cambiando ".

Marine Tech ha suministrado sistemas RSV-ROV a IMODCO para operaciones de inspección de boya CALM. Foto de IMODCO. Aumento de la autonomía en entornos más hostiles.
De hecho, BP ha estado mirando esta tecnología. La compañía, que habla del objetivo de tener el 100% de sus actividades de inspección submarina con sistemas no tripulados para 2025, ha estado apoyando al fabricante de USV con sede en el Reino Unido L3Harris UK en un proyecto llamado ARISE. Es sinónimo de sistema autónomo de intervención robótica para entornos marítimos extremos, un proyecto innovado financiado en parte por el Reino Unido que involucró a la Universidad de Exeter como socio académico.

James Cowles, Gerente de Ventas Técnicas Comerciales de L3Harris UK, dice que hacer una inspección submarina autónoma le quita el trabajo "aburrido, sucio y peligroso" a los humanos. En lugar de tener una embarcación de 24 m de largo con personas que "rebotan", se puede usar una embarcación no tripulada de 7 m de largo. No solo es aplicable al petróleo y al gas, dice, sino también a la energía eólica marina, donde miles de estructuras necesitan inspección, así como los cables entre ellas. También reduce el costo y aumenta la repetibilidad, dice Cowles.

La fase 1 del proyecto ARISE fue un estudio de viabilidad, financiado en parte por Innovate UK. Esto vio un ROV Falcon de clase de inspección Saab Seaeye desplegado desde un ASV C-Worker 7 con un grupo lunar de 2.5 x 1 m. El ROV se mantuvo en una percha con un cabrestante para pagar hasta 50 m de amarre y una rueda de vaina motorizada para mantener la tensión. Todos los componentes electrónicos estaban en una caja electrónica y se mantenían separados del sistema de control principal. El control del ROV se trató de manera similar a otras cargas útiles, con una conexión de escritorio remota a través de un enlace de radio, lo que proporciona un control robusto del ROV. El ROV se rastreó utilizando un sistema de línea base ultracorta (USBL).

Esta instalación se probó en Cawsand Bay, Plymouth, a principios de 2019. Tampoco había nada que inspeccionar en Cawsand Bay. Entonces, L3Harris UK reclutó a la firma portuguesa de visualización y simulación Aybssal Systems para construir un entorno sintético para que hubiera cosas que "mirar" en el fondo del mar. Los pilotos de la embarcación pudieron supervisar lo que estaba sucediendo y el personal de BP de Sunbury, Reino Unido u Houston, EE. UU., También pudo iniciar sesión y ver qué estaba sucediendo. Se realizaron diez inmersiones en un estado de mar amigable de hadas 3 (leve). Las inmersiones incluyeron pruebas de inspección vertical, llegar a un sitio y volar, volar el ROV a mano (desde la costa), poner el ASV en espera y volar el ROV debajo, y probar un algoritmo de acoplamiento.

"Uno de los principales desafíos fue el cabrestante", dice Cowles. "Un aprendizaje temprano fue que si no sincronizas esto, se equivoca rápidamente". Además, no siempre habrá un ancho de banda de 10mb en alta mar, dice Cowles, y puede haber momentos en que el barco esté directamente por encima del ROV lo que dificultará para realizar un seguimiento. Pero, estos son aprendizajes, agrega.

"En esta etapa, solo queríamos verlo funcionar, la próxima etapa de autonomía colaborativa entre el vehículo y el vehículo subterráneo", dice. "Entonces, el siguiente paso es considerar el aumento de la automatización y el aprendizaje automático para generar rutas para volver a su recinto, puntos de referencia, etc."

También se necesitará la capacidad de trabajar en estados marítimos superiores a tres, así como un ROV más grande, con un Tigre, también de Saab Seaeye, en las próximas pruebas, como parte de la Fase 2 del proyecto, programado para este año. (2020), que se espera que incluya un alcance de inspección real que entregue datos. L3Harris UK también buscará aumentar la longitud de amarre del ROV a 275m, para operar en una profundidad de agua de 150m, que cubriría el 70-75% del Mar del Norte. Los sistemas futuros también incorporarán el corte de línea, en caso de que la correa ROV quede atrapada y potencialmente se convierta en un ancla.
“El objetivo es un sistema de lanzamiento y recuperación más robusto. Necesitamos trabajar en estados de alta mar para obtener la ventana de trabajo que necesitamos en el Mar del Norte y en otras partes del mundo. Y necesitamos más autonomía ", dice Cowles. El futuro podría ver una embarcación de 18-24 m con un ROV de clase de trabajo ligero o AUV más grandes.

El potencial está ahí, dice Cowles, citando la capacidad de tener resistencia de 20 días con una combinación USV-ROV. "Puedes dejar Aberdeen o Peterhead, transitar, hacer 10 días de trabajo y aún tener una reserva importante", dice. “Incluso si la embarcación necesita un tiempo para transitar, eso ofrece alcance”. Las preguntas restantes incluyen quién piloteará el ROV, la misma persona que el piloto de USV, o no. Las regulaciones marinas también siguen siendo una pregunta, pero L3Harris UK está trabajando con el Grupo de Trabajo Regulador de la Sostenibilidad de la Autonomía Marítima (MASRWG). Cowles dice que parece que las regulaciones actuales de colisión (Colregs) probablemente sean adecuadas para los ASV de tamaño actual. Sin embargo, a medida que los buques se hagan más grandes, necesitaremos cambios, dice.

Otros también ven el potencial. XOCEAN, una empresa irlandesa, con sede en el condado de Louth, Irlanda, también está trabajando en una solución para implementar la robótica submarina desde una plataforma de superficie no tripulada. James Ives, CEO de la firma, dice: “Varios clientes han expresado su interés en extender la solución a aguas más profundas para cubrir más de sus activos. Esto inevitablemente significa colocar sensores más abajo en la columna de agua. XOCEAN está trabajando en esta próxima generación de tecnología para lograr esto.

“El sistema se basa en la integración de un vehículo de inspección submarina con un USV XO-900 (9m) más grande. El vehículo de inspección estará equipado con una serie de sensores que incluyen cámaras y escáneres láser que permiten una inspección detallada de los activos submarinos. El sistema está actualmente en desarrollo y XOCEAN planea tener un sistema en funcionamiento en 2021 ”.

Otros han estado trabajando en capacidades similares. El año pasado [2019], el GRUPO ECA, que principalmente proporciona a los USVs capacidades de contramedidas de minas (para detectar y luego destruir objetos similares a las minas) demostró la capacidad de realizar una inspección submarina utilizando su INSPECTOR USV (Vehículo de superficie no tripulado) desplegando un ROV tipo H300V dentro de un programa de Investigación y Desarrollo dirigido por Total y TechnipFMC. MTR contactó a ECA pero no obtuvo respuesta.

Marine Tech ha suministrado sistemas RSV-ROV a IMODCO para operaciones de inspección de boya CALM. Foto de IMODCO.