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AUV´s o futuro é agora !

Um filme diz mais que mil palavras

Os ROV´s do Futuro

Demorei ... Mas como prometi vou escrever sobre AUV´s. Pra inicio de conversa vou explicar o significado da sigla, alias, uma dica para procurar informações sobre essa classe de veículos não tripulados na Internet é também procurar por Unmanned Marine Vehicles, ou Unmanned Undersea Vehicles (UUVs), termo mais utilizados pelos militares, após essa dica vamos ao significado de AUV que é Autonomous Underwater Vehicle, ou seja, um dispositivo veicular com autonomia para realizar operações por si só sem a interação humana como ocorre com os ROV´s, explicando melhor, ele é pré programado para uma tarefa ou operação específica, depois é lançado ao mar e realiza o que foi programado para realizar.

História

Alguns dos primeiros AUVs foram desenvolvidos pelo Laboratório de Física Aplicada da Universidade de Washington em 1957. O primeiro conhecido como "Veículo de pesquisa submarina de propósito especial", ou Spurv em inglês, foi utilizado para estudar a difusão, a transmissão acústica, e o rastro de ondas submarinas deixadas pra trás por submarinos e navios.
Outros AUVs também foram desenvolvidos no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) em 1970. Um deles está em exposição na Galeria Náutica Hart no MIT. Ao mesmo tempo, AUVs também foram desenvolvidas na União Soviética, contudo este fato ficou em segredo por muito tempo por causa da guerra fria.

Aplicações

Comercial

Na indústria de petróleo e gás os AUVs são usados para fazer mapas detalhados do fundo do mar antes de começarem a construção de estruturas submarinas; gasodutos e as completações dos poços podem ser realizados por um menor custo com o mínimo de perturbação para o ambiente marinho.

Militar

Uma missão militar tipica para um AUV é mapear uma área para determinar se há minas, ou para monitorar uma área protegida (como um porto) para se precaver de ataques de submarinos inimigos. AUVs também são empregados na guerra anti-submarino, para ajudar na detecção de submarinos tripulados.

Investigação

Os cientistas usam os AUV´s para estudar lagos, o oceano, e o piso oceanico. Uma variedade de sensores podem ser empregados nos AUVs para medirem : a concentração de vários elementos ou compostos, a absorção ou reflexão da luz, e a presença de vida microscópica.

Modelos

Centenas de AUVs diferentes foram desenhados ao longo dos últimos 50 anos ou mais, mas somente algumas empresas vendem esses veículos em número significativo. O pequeno REMUS 100 desenvolvido pela Woods Hole Oceanographic Institutionin nos E.U.A e agora comercializado pela Hydroid, Inc. é o AUV mais popular entre os militares e científicos. Na indústria de petróleo e gás, o modelo norueguês HUGIN 3000 desenvolvido pela Kongsberg Maritime em conjunto com o Instituto de Pesquisa de Defesa norueguês.

Hoje, a maioria AUVs trabalham em conjunto com navios para fins de navegação. Apesar de consumirem pouca energia, eles utilizam vários artifícios, tais como planadores subaquáticos que conferem uma autonomia maior e por isso os torna capazes de funcionar sem vigilância durante semanas ou meses, em áreas oceânicas do litoral e em mar aberto, enviando periodicamente dados por satélite para antenas localizadas na costa, antes de voltar a ser capturado para carregarem suas bateria e manutenção.

A partir de 2008, uma nova classe de AUVs estão sendo desenvolvidas, que imitam as formas encontradas na natureza. Embora a maioria está na sua fase experimental, estes veículos biomiméticos são capazes de atingir graus mais elevados de eficiência na propulsão e manobrabilidade, copiando projetos bem sucedidos na natureza. Dois dos veículos mais conhecidos são o AquaJelly Festo e o Bionik Evo lógicas 'Manta.

AquaJelly Festo



Bionik Manta

Sensores

Os AUV´s transportam primariamente instrumentos oceanográficos, eles transportam sensores para navegar de forma autónoma e mapas topograficos do oceano. Os Sensores típicos incluem bússolas, sensores de profundidade, sonares de varredura lateral (sidescan sonar), magnetômetros, termistores e sondas de condutividade. Uma demonstração em Monterey Bay na California em setembro de 2006 mostrou que um AUV de 53 cm de diâmetro pode rebocar uma matriz de 91 m de hidrofones a 5,6 km / h, isso poderia ser utilizado para substituir os navios que realizam pesquisas sismicas em busca de petroléo.

Navegação

Quando estão operando dentro de uma rede de transponders, o sistema de posicionamento é conhecido como LBL. Quando uma referência, como um navio de apoio está disponível, o sistema é conhecido como USBL ou SBL é empregado para calcular onde o veículo submarino está em relação ao GPS do navio.

Se está operando de forma completamente autónoma, do navio de superfície o AUV vai tomar a sua própria posição através do seu GPS embarcado, quando ele está na superficie. Entre posições fixas e manobras precisas, uma sistema de navegação inércial mede a aceleração do veículo e a tecnologia de medição de velocidade Doppler é utilizado para medir a taxa do deslocamento. Um sensor de pressão mede a posição vertical. Todas essas informações são combinadas para determinar a posição precisa para a navegação.

Componentes

Energia

A maioria dos AUVs em uso hoje em dia são alimentados por baterias recarregáveis (íons de lítio, de polímero de lítio, níquel metal hidreto, etc.). Alguns veículos usam baterias primárias que oferecem, talvez o dobro da resistência - a um custo substancial extra por missão. Alguns dos veículos de maiores dimensões são alimentados por células de combustível.

I-AUV

AUV de intervenção ou I-AUV é um tipo de AUV, sua característica princial é que ele é capaz de intervenções autónomas nas instalações submarinas, uma tarefa normalmente realizada por ROV´s ou mergulhadores humanos.

Antes dos I-AUVs e ROV´s

A manutenção básica da plataforma, arvores de natal molhadas, bem como reparos eram tradicionalmente realizadas por mergulhadores humanos equipados com trajes resistentes a alta-pressão. Essas operações eram oneradas com uma elevada dependência de tempo e dos riscos inerentes ao envolvimento de mergulhadores. Devido ao rápido esgotamento das fontes de petróleo em locais rasos, os poços de petróleo foram instalados em águas mais profundas (> 500m de profundidade), tornando inviavel o uso de mergulhadores. A partir dos anos 80, essas operações foram gradualmente substituidas por ROVs.

Ambos os métodos de intervenção exigem a mobilização de navios de apoio que são necessários tanto para fornecerem e recuperarem os mergulhadores ou para implantar e controlar o ROV.
Os custos de manutenção desses navios ou contratá-los para completar uma intervenção são elevados (na ordem das centenas de dólares para um dia de funcionamento) e contribuem significativamente para as despesas operacionais relacionadas à execução do campo.

O Inicio do conceito

Após os AUVs terem ultrapassados os estágios de desenvolvimento iniciais eles são usados em situações que permitem aplicações comerciais, hidrográficos, de pesca assim sendo algumas empresas de exploração de petróleo rapidamente estão adotando-os para várias tarefas como, o mapeamento do fundo ou medições de coluna de água. A maior parte deles ainda são usados para coleta de dados.

Progressos no poder computacional, técnicas de desenvolvimento de sistemas de navegação subaquática, modems acústicos e câmeras tornaram possível a construção de veículos que podem ser controlados com precisão suficiente para executar uma missão de intervenção que requerem posicionamento preciso e controle. Tais missões podem incluir manipulação de válvulas em uma árvore de natal molhada em campos petroliferos, ou numa fase mais avançada, a recuperação de uma amostra biológica a partir do fundo do mar para o estudo científico.

Um I-AUV é um significativo passo a frente de um AUV convencional, porque as tarefas normalmente realizadas utilizando um ROV são possíveis com esse tipo de veículo. Além disso, sua versatilidade abre uma gama de novas aplicações, por exemplo, a recuperação da caixa preta em acidentes aéreos, como o recente acidente do Airbus da Air France. Para a execução bem sucedida de tal missão, exige-se que a navegação, orientação e controle de um I-AUV seja capaz de se localizar e realizar o mapeamento simultâneo.

Bem é isso ai, irei falar na próxima postagem sobre a necessidade da proteção anódica. Não custa lembrar que para entar em contato comigo basta enviar um e-mail para geraldo.cartolano@gmail.com, abraços e até a próxima.

Obs: Coincidências boas são sempre bem vindas, terminei esta postagem no final de semana, e hoje terça-feira recebo um vídeo de um amigo meu também trainee, o Julio Souto, conhecido como terrorista. No vídeo aparece uma Arraia linda, muito parecida com a arraia robô que coloquei nessa postagem, ela só não tem umbilical e nem toca Michael Jackson :)´

Apreciem

Mais sobre Cabos Armados

Cabo armado ou em inglês Armored Cable, pra quem for pesquisar mais a fundo na internet, são cabos que possuem uma ou mais camadas externas e /ou internas de fios de aço ou outro metal resistente que conferem a ele a resistência mecânica adequada, esta proteção é necessária aos fios internos que podem ser somente elétricos ou a combinação de elétricos e ópticos.

É interessante observar que cabos armados com cerca de 42mm de diâmetro protegem uma ou mais fibras ópticas de até meros 10 mícrons, veja nas figuras abaixo, uma comparação com uma agulha, e o seu diâmetro, o contraste é algo fantástico.

O processo de se manipular um cabo destes e não é nada fácil pois o cabo é bastante pesado e sua decapagem (remoção dos fios de aço e camada isolantes principal) deve ser feita com as ferramentas adequadas e com muita segurança para evitar possíveis acidentes, as luvas de couro são as mais adequadas levando-se em conta o tipo de material manipulado.

Quando eu realizei minha primeira decapagem em cabos armados utilizamos ferramentas que considero inapropriadas (isso é minha opinião pessoal e não reflete a opinião da empresa, porém estou trabalhando nisso). Na ocasião utilizamos ferramentas tais como estiletes e alicates, além é claro de uma ferramenta de corte com esmeril.

Pesquisando na Internet encontrei uma ferramenta manual que acredito iria facilitar em muito este processo, como vocês podem ver no vídeo a operação é extremamente facilitada e segura. Nele vocês podem ver o uso da ferramenta para remover o isolamento principal, observem como é rápido e preciso.

A título de curiosidade de sua eficiência e eficácia, a mesma operação de decapagem realizada por duas pessoas com o auxilio de um estilete é por demais perigosa tanto para os cabos internos quanto para as mãos dos que realizam este tipo de tarefa (nós utilizávamos uma luva especial que protegem as mãos contra cortes provocados por estilete), digo isso por experiência própria eu e meu colega Vinícius, demoramos quase uma hora para realizar apenas esta tarefa de decapagem e isso em apenas um dos lados do cabo vale salientar. Meu lema é "Não ao provisório permanente e sim Ferramenta correta para o trabalho específico".

Para quem é curioso como eu, coloquei um vídeo mostrando como é o processo de confecção desse tipo de cabo.

Um dos grandes fabricantes mundiais de cabos armados para ROV´s é a Nexans , eles possuem escritório no Brasil e pelo contato que tive com a área comercial através de e-mail eles são bem acessíveis quanto ao fornecimento de informações técnicas.

Bem é isso, irei postando coisas novas e assuntos relacionados assim que coletar informações interessantes na Internet. Mas adianto que meu próximo assunto será sobre AUV´s, um tipo de ROV auto-guiado, isso mesmo, sem piloto...

Segundo embarque - PEDREIRA

Missão: Participar da equipe a bordo do NS-09.

Objetivo : Substituir o cabo armado de 1200 metros por outro de 3000.

Equipe : 2 Supervisores, 1 Especialista em mecânica, 1 Soldador, 2 trainees, 1 piloto Júnior.

Previsão de trabalho: 1 semana.

É... Tá com cara de missão impossível, quase foi :)'   "

UMBILICAL

No dicionário Aurélio o termo umbilical significa " Do umbigo, ou relativo a ele", como todos sabem é o cordão que liga a mãe ao seu filho durante a gestação. Em se tratando de ROV o "Umbilical" é o cabo que o liga a plataforma, sonda ou navio. Assim como no ser humano o umbilical do ROV é um elo vital fornecendo a necessária energia e comunicação entre as partes componentes do sistema, por ele trafegam sinais eletricos e eletrônicos através de cabos eletricos e fibras ópticas.


Este tipo de cabo além de serem longos devem possuir propriedades mecãnicas, eletricas bem definidas e confiáveis, veja bem, um ROV tipo Work Class pesa cerca de 1,5 toneladas em mesmo sob a água ainda possui um peso consideráel.

Comecei este papo falando de umbilical e cabos porque foi a tônica do meu segundo embarque. Ao retornar a NS-09 eu participei mais uma vez de uma equipe extra que tinha como objetivo substituir um cabo umbilical de 1200 metros por outro de 3000 em um prazo apertado e correndo o risco de um downtime, explicarei este termo em outra postagem, mas por hora é bom saber que não é nada muito agradável.

Para começar explicando como foi realizar tal tarefa, nada melhor que uma analogia. Pra quem gosta de de desafios intelectuais vai se lembrar de um jogo chamado Torres de Hanói, onde uma certa sequência de discos empilhados em uma coluna devem ser colocadas em outra, utilizando para isso uma terceira coluna. Logo o procedimento foi o seguinte, passar o cabo antigo para um carretel vazio, passar o cabo novo para o carretel antigo e terminando por enrolar o cabo antigo no carretel novo. Tudo parece muito simples, mas o processo todo não é nada trivial, já que os cabos em questão pesam algumas toneladas e todo o trabalho deve ser feito de forma ininterrupta e enrolando o cabo sob tensão.

A primeira camada deve ficar perfeitamente justa, para que as camadas subsequentes não percam o formato de bobina. Para conseguir esse efeito a primeira camada foi ajustada através de uma marreta média, isso mesmo marreta e esse que vos fala adquiriu uma prática sem igual no enrolamento da camada base.

A missão era essa e foi realizada dentro do prazo, mas o "pior" estava por vir, a famigerada "reterminação" que merece uma postagem à parte. Adianto que quase estouramos o prazo e ficamos 36 horas acordados no final do trabalho, foi difícil mas recompensador em saber que o trabalho foi realizado com total êxito.

Irei postando assim que possível, abraços a todos.

Geraldo

Meu Primeiro embarque

Minha primeira experiência em embarque foi há 21 anos em um antigo rebocador chamado Salgueiro da empresa Norsul, na época era um rebocador considerado de médio porte, hoje sem dúvidas ele seria considerado pequeno. Eu estava na função de técnico em eletrônica, e por isso era responsável pela operação de equipamentos de batimetria e sísmica rasa assim como a manutenção dos mesmos.

Na realidade o embarque mencionado acima foi sem dúvidas o primeiro, mas ao longo destes 21 anos, com todas as mudanças no regime de embarque, antes era 15 por 7 e hoje 15 por 15, na postura que as autoridades tiveram em relação a segurança e muitas coisas, eu chamaria de embarque zero (0) pois não pode ser considerado.

Meu primeiro embarque de verdade foi agora, dia 15 deste mês quarta-feira lá em Vitória (ES), foi a primeira vez que voei em um helicóptero, um modelo BELL 212 operado pela Lider Táxi aéreo, antigo mas considerados por muitos como o mais seguro, apesar de chover dentro no caso de uma chuva forte.

Pousamos no navio sonda SC Lancer NS-09 da empresa brasileira Schain Petróleo depois de um voo nervoso para mim e com certeza para todos pois o tempo estava encoberto e chovia um pouco, motivo pelo qual o mesmo voo foi cancelado no dia anterior.

Ao chegar fomos recepcionados pelo Engenheiro de segurança Sr.Joventino que após o briefing de segurança nos mostrou um pouco do navio e das instalações a bordo, com as regras eu me vi na primeira saia-justa, explico melhor, uma das regras no NS-09 é a proibição de se locomover no casario (local onde se encontram os camarotes , banheiro, refeitório) usando botas e/ou macacão sujos, eu deveria ter comprado um chinelo, poderia ser havaianas é claro, mas alguém tinha me dito anteriormente que não poderia ser um chinelo qualquer pois o mesmo teria que possuir um prendedor no calcanhar, ou seja, deveria ser um chinelo modelo Papete, por isso não levei os que possuía pois são modelos normais. Achei que no Aeroporto seria fácil encontrar um par, ledo engano, este tipo de calçado não é assim tão fácil de comprar, pelo menos pra mim não foi.

E agora como faço... Pensei... As vezes nada como o "nada" é a melhor solução, por isso só tornei público o meu esquecimento e aguardei... Logo o Vinicius, operador de ROV Junior se prontificou a me ajudar pois existia um par reserva no camarote dele, sim é isso mesmo tive foi muita sorte, mas aprendi que cada ambiente possui seu próprio conjunto de regras, muitas vezes completamente diferente das demais, como por exemplo nessa regra do chinelo, pois não obriga um modelo de sandália tipo "papete", você pode usar uma comum mesmo.

Bem, já conhecedor das regras, fomos deixar nossas coisas no camarote e almoçar, nosso camarote era o de numero 51 em frente a banheiro de nível inferior, alias banheiro esse que merece um capitulo à parte. Como já era meio-dia fomos almoçar, lá conheci os supervisores de ROV Djalma e Marcelo, e outro operador chamado Marcelo, após o almoço foram definidos os turnos, eu o Marcio e o Djalma ficamos no turno da noite, ou seja, de 18:00 até as 6:00 do dia seguinte e o outro grupo pegava das 6:00 até a meia-noite. Estes turnos possuem uma explicação simples, o nosso grupo original (eu, Djalma, e o Marcio) aquele que embarcou juntos formavam uma equipe extra, esse tipo de equipe é requisitada pelos responsáveis pelas operações tendo em vista a carga demandada pelas mesmas, como era um inicio de perfuração de poço, que leva um tempo maior, nossa equipe foi elaborada e enviada para a sonda.

Meu primeiro dia de trabalho foi o dia seguinte ao almoço, coloquei todo o EPI (Equipamento de proteção individual), botas, macacão, luvas, capacete, protetor auricular, e os óculos e fui para o batente. Não sei se todos sabem mas sou Analista de Sistemas, especializado em suporte e também sou técnico em eletrônica, alias é por essa última formação que estou trabalhando como piloto trainee de ROV, bem por que estou mencionado isso ? É só para deixar claro que operar um guincho de 3 metros de comprimento por 2 de largura e pesando sei lá quantas toneladas através de alavancas mecânicas é algo muito novo pra mim, na época em que trabalhava como analista, os objetos mais pesados eram o mouse, o teclado e o monitor, nessa ocasião tudo era muito cerebral eu só pensava e executava nada mais do que isso.

Operei esse guincho enquanto o Vinicius instruia o Djalma na ControlVan (Conteiner onde reside os controles para pilotar o ROV), "pagava" cabo, termo utilizado para designar a liberação de cabo para o ROV deixando-o mais livre e com isso permitindo-o afundar mais. Na lãmina d'água em que operavamos, cerca de 1176 metros, o veículo demorava cerca de 1 hora para chegar ao local de perfuração.

Pra mim foi uma experiência incrivel, pois como disse antes nunca tinha trabalhado em uma situação em que comandasse equipamentos desse porte, o ROV era o modelo DIABLO 5, que para quem não conhece ele pode ser comparado a um fusca pois é antigo porém resistente e confiável como nenhum outro, pelo menos é o que eu pude notar.

Não tinha a pretensão de pilotar o ROV tão cêdo, afinal era o meu primeiro embarque e meu primeiro contato com os ROV's, para a minha surpresa o supervisor Djalma que já é avô e possui com coração de garoto me deixou pilotar mesmo eu me mostrando inseguro, ele posicionou o veículo distante cerca de 15 metros da coluna de perfuração e passou o comando pra mim, o controle, um joystick de 5 cm de comprimento, pequeno para um joystick convencional, possui 4 posições e seu eixo pode ser rotacionado para manter o HEAD (posição angular). Quando conversei com amigos que iria pilotar ROV, alguns mencionar am que seria fácil, algo parecido como jogar videogame, quem dera... Um videogame não comanda um veículo de 2 toneladas e nem é de longe é tão arriscado, as possibilidades de se abarroar uma coluna de perfuração é real, se isso acontecesse seria necessário parar a operação diária do navio-sonda que como fiquei sabendo era estimada em algumas centenas de milhares de dolares.
Irei colocar aqui um vídeo das manobras básicas que poder ser realizadas em um ROV, na verdade o video retrata um mecanismo de posicionamento automatico que proporciona um modo estacionário para o veiculo, isso facilita muito as manobras quando é necessário manter um veículo parado por um longo tempo, sem ele é necessário ficar com a mão no joystick de controle compensando os movimentos da correnteza.

Esse embarque foi de muita sorte para mim pois pude acompanhar quase todo o processo de pefuração de um poço de petróleo em águas profundas, na área de perfuração conhecida como MUTUM, perguntei se poderia copiar trechos dos filmes que fizemos durante as operações e me foi dito que como se tratava de um trabalho real e não um teste de mergulho eu não poderia fazer nenhuma cópia pois se tratava de material da Petrobras. Por isso resolvi colocar um vídeo publicado no YOUTUBE que retrata esse tipo de operação, claro assim que encontrar um :)'