Vehículos submarinos autónomos (AUV)

Los AUV funcionan sin control humano en tiempo real, sino que dependen de ordenadores de a bordo, sistemas de navegación y software de planificación de misiones para realizar tareas complejas de forma autónoma. Su capacidad para recoger datos científicos detallados e inspeccionar entornos submarinos difíciles los hace indispensables en muchos campos. Ya se trate de cartografiar el fondo marino, inspeccionar oleoductos o investigar el hábitat marino, los AUV ofrecen una versatilidad y un rendimiento inigualables.

Qué es un AUV y en qué se diferencia de un ROV?

Un vehículo submarino autónomo (AUV) es un vehículo submarino no tripulado (UUV ) que se desplaza por el agua sin la intervención de un operador. A diferencia de los vehículos operados por control remoto (ROV), que están amarrados a una embarcación de superficie y controlados en tiempo real por un piloto humano, los AUV están preprogramados para navegar, recopilar datos y regresar de forma autónoma. Esto hace que los AUV sean ideales para misiones prolongadas en entornos profundos o peligrosos en los que no resulta práctico o imposible operar con ellos.

Los ROV ofrecen la ventaja de la supervisión humana inmediata, que puede ser crítica para intervenciones complejas o delicadas, como la manipulación de equipos o las reparaciones submarinas. En cambio, los AUV destacan en tareas de larga duración, como levantamientos hidrográficos, cartografía del fondo marino y evaluaciones medioambientales, en las que su autonomía aumenta la eficacia y reduce los costes operativos.

AUV Hydrus Micro Hovering de Advanced Navigation

Tipos de vehículos submarinos autónomos

Los AUV tienen varias formas y tamaños, adaptados a misiones y entornos específicos. Las categorías más comunes son:

• AUV portátiles: ligeros y compactos, están diseñados para facilitar su despliegue y recuperación por equipos pequeños, y suelen utilizarse en prospecciones costeras u operaciones de búsqueda y recuperación.
• AUV de gran desplazamiento: equipados para misiones en aguas profundas y de largo alcance, estos vehículos presentan una mayor resistencia y capacidad de carga útil, y son adecuados para la investigación oceanográfica y las inspecciones energéticas en alta mar.
• AUV suspendidos: combinan elementos de maniobrabilidad de los ROV con autonomía de los AUV, ideales para tareas que requieren inspecciones de proximidad, como estudios de presas o cascos.
• Sistemas híbridos AUV/ROV: Estos sistemas pueden funcionar tanto de forma autónoma como por control remoto, ofreciendo flexibilidad para misiones complejas o dinámicas.
• Planeadores submarinos: Los planeadores funcionan sin hélices, sino que utilizan cambios en la flotabilidad y alas hidrodinámicas para deslizarse por el océano.

Aplicaciones de los AUV

Los AUV son indispensables en diversas operaciones marinas:

• Biología marina y cartografía de hábitats: Se utilizan para observar ecosistemas, rastrear especies y recoger muestras de agua y sedimentos con una perturbación mínima.
• Oceanografía e investigación climática: Desplegados para medir la salinidad, la temperatura, la turbidez y los niveles de oxígeno disuelto, contribuyendo a la vigilancia medioambiental a largo plazo.
• Evaluación medioambiental y respuesta a catástrofes: Análisis de vertidos de petróleo, control de la erosión costera y evaluación de los fondos marinos tras un tsunami.
• Arqueología y geología subacuáticas: Se utiliza para cartografiar estructuras sumergidas, pecios y formaciones geológicas con sonares de alta resolución y escáneres láser.
• Inspección de infraestructuras: Crucial para evaluar tuberías, cables, puertos y plataformas submarinas.
• Defensa y seguridad: Utilizados en contramedidas antiminas, identificación de objetivos, vigilancia militar y detección y retirada de artefactos explosivos sin detonar.
• Búsqueda y recuperación: Equipados con cámaras de vídeo HD, sonares y manipuladores para localizar y recuperar objetos perdidos en el mar.
• Prospección de petróleo y gas: Apoyo a la cartografía del fondo marino, supervisión de oleoductos y evaluaciones del impacto en el hábitat para operaciones en alta mar.

Tecnologías básicas de los AUV

AUV Guardian de Cellula Robotics

La eficacia de los AUV se debe a la integración de subsistemas avanzados que permiten un funcionamiento independiente y una sólida recopilación de datos. Entre las tecnologías clave se incluyen:

• Sistemas de navegación: Los AUV se basan en sistemas de navegación inercial (INS), registros de velocidad Doppler (DVL), GNSS (cuando están en superficie) y sistemas de posicionamiento acústico como USBL y LBL para una navegación submarina precisa.
• Sensores e instrumentos: Las cargas útiles más comunes incluyen sonares(de barrido lateral, multihaz, de apertura sintética), magnetómetros, altímetros, sensores de temperatura y presión, y sensores de turbidez. Los fluorómetros, los sensores de salinidad y los sensores CTD apoyan la investigación científica, mientras que las cámaras de vídeo HD y los escáneres láser mejoran la captura de datos visuales.
• Propulsión y movilidad: Los propulsores y los sistemas de propulsión vectorial permiten un control preciso y la capacidad de planear. Algunos modelos utilizan sistemas de lastre variable o motores de flotabilidad para controlar la profundidad.
• Sistemas de energía: Las baterías de iones de litio de alta densidad, las pilas de combustible y los sistemas avanzados de gestión de baterías alimentan las misiones de larga duración, a menudo apoyadas por estaciones de recarga o sistemas de acoplamiento autónomos.
• Informática y gestión de datos: Los ordenadores de a bordo, los módulos de procesamiento periférico y los procesadores de inteligencia artificial se encargan de la toma de decisiones en tiempo real, la evitación de obstáculos y el registro de datos. El software de planificación de misiones se utiliza para predefinir objetivos y adaptarse a los requisitos de la misión.
• Sistemas de comunicación: Los AUV se comunican mediante módems acústicos bajo el agua y SATCOM o balizas de radiofrecuencia en la superficie. Los sistemas de telemetría permiten una transmisión limitada de datos en tiempo real durante las operaciones.

Consideraciones sobre el diseño de AUV para misiones específicas

El diseño de los AUV depende de los objetivos de la misión y de las condiciones de funcionamiento. Algunos factores son el tamaño, el peso, la resistencia, la configuración de los sensores y la modularidad de la carga útil. Por ejemplo:

• Los AUV ligeros para tareas en aguas poco profundas dan prioridad a la forma compacta y la facilidad de despliegue.
• Los AUV de largo alcance para misiones polares o en aguas profundas hacen hincapié en la eficiencia energética, el aislamiento robusto y la navegación avanzada en entornos sin GPS.
• La flexibilidad de la carga útil es crucial para las misiones de investigación, ya que permite integrar instrumentos científicos o sistemas de muestreo personalizados.
• El diseño robusto y la espuma sintáctica mantienen la flotabilidad y soportan la presión de las profundidades marinas.

Capacidades en evolución y tendencias futuras

AUV SEAEXPLORER 1000 de ALSEAMAR

Los avances tecnológicos siguen ampliando el papel de los AUV en la ciencia y la industria marinas:

• IA y autonomía: El aprendizaje automático y los procesadores de IA a bordo mejoran el comportamiento adaptativo, lo que permite a los AUV responder dinámicamente a nuevos datos o cambios ambientales.
• Robótica de enjambre: Las flotas coordinadas de AUV pueden trabajar juntas para cubrir áreas más extensas o realizar tareas simultáneas, aumentando la eficiencia en aplicaciones como la cartografía del fondo marino o la detección de minas.
• Comunicación inalámbrica submarina: Las mejoras en las comunicaciones acústicas y ópticas pretenden reducir la dependencia de la transferencia de datos desde la superficie.
• Sistemas de energía sostenibles: El desarrollo de fuentes de energía alternativas, como las estaciones de recarga alimentadas por las olas o la energía solar, favorece misiones más largas y sostenibles.

Los AUV en las ciencias oceánicas y más allá

Los vehículos submarinos autónomos transforman nuestra capacidad para estudiar, gestionar e interactuar con el medio marino. Con una autonomía, precisión y versatilidad inigualables, los AUV siguen dando forma al futuro de la investigación oceanográfica, la gestión de infraestructuras submarinas y la protección del medio ambiente. Ya sea desplegados en el hielo polar, en fosas profundas o en ecosistemas costeros, los AUV están a la vanguardia de la ciencia y la tecnología oceánicas, ofreciendo conocimientos y capacidades que antes estaban fuera de su alcance.