Veículos operados remotamente (ROV) para exploração subaquática e ciências marinhas

Desde águas costeiras rasas até fossas oceânicas profundas, os ROVs permitem operações subaquáticas em tempo real sem colocar mergulhadores humanos em risco. A sua modularidade permite várias configurações, suportando tudo, desde arqueologia marinha e amostragem de sedimentos até EOD (eliminação de engenhos explosivos) e inspeção de infraestruturas submarinas. Compreender a estrutura, o funcionamento e as classificações dos ROVs, especialmente em contraste com os AUVs, fornece uma visão crítica sobre o seu papel crescente na ciência e tecnologia marinha.

O que é um ROV?

ROV Defender da VideoRay, especialista em missões

Um veículo operado remotamente (ROV) é um robô subaquático conectado por cabo usado principalmente para exploração oceânica, inspeção, manutenção e coleta de dados.

Ao contrário dos veículos subaquáticos autónomos (AUVs), que operam de forma independente, os ROVs são controlados a partir da superfície através de um cabo umbilical ou cabo de fibra ótica que fornece energia e transmite dados entre o operador e o veículo.

Os ROVs geralmente possuem câmaras de alta definição, sistemas de sonar, braços manipuladores, ferramentas de amostragem e sensores especializados para monitorização da integridade estrutural, avaliação da qualidade da água, vigilância subaquática e pesquisa em biologia marinha. Dependendo dos requisitos da missão, um sistema ROV pode ser integrado a sistemas Advanced Navigation, comunicação e controle que permitem manobras precisas e aquisição de dados em tempo real.

Comparação: ROVs vs AUVs

Tanto os ROVs como os AUVs se enquadram na categoria mais ampla de veículos subaquáticos não tripulados (UUVs), mas diferem significativamente em termos de operação, finalidade e design.

Os ROVs são conectados por cabos e controlados ativamente em tempo real por operadores na superfície, permitindo tarefas interativas, como soldagem subaquática, operações de salvamento ou inspeções do casco de navios. O cabo permite missões de longa duração e transmissão contínua de dados, mas limita o alcance e requer o apoio de embarcações na superfície.

Os AUVs, por outro lado, não são amarrados e operam de forma autónoma com base em instruções pré-programadas. São mais adequados para levantamentos de áreas amplas, como mapeamento do fundo do mar, caça a minas e avaliações de impacto ambiental. A sua independência permite-lhes aceder a espaços mais apertados e cobrir grandes distâncias, mas não podem realizar tarefas interativas nem adaptar-se rapidamente a obstáculos inesperados.

Muitas operações agora utilizam os dois sistemas de forma complementar, os ROVs para intervenção e observação detalhada e os AUVs para coleta de dados em áreas extensas.

Classes de ROVs

Os ROVs são normalmente categorizados com base no tamanho, capacidades e tipo de missão. As duas classificações principais são as classes de inspeção e de trabalho, com distinções adicionais em plataformas micro, de trabalho leve e especializadas.

ROVs da classe de inspeção

Estes sistemas pequenos e leves são projetados para inspeção visual, monitoramento e implantação básica de sensores. Frequentemente usados em ciências marinhas, arqueologia subaquática e inspeção de infraestrutura, os ROVs da classe de inspeção normalmente possuem câmeras, sonar e capacidades limitadas de manipulação. Sua portabilidade e custo-benefício os tornam ideais para universidades, instituições de pesquisa e agências de monitoramento ambiental.

Veículo operado remotamente PIVOT da Deep Trekker

ROVs de classe de trabalho

Os ROVs de classe de trabalho são significativamente maiores e mais potentes, frequentemente equipados com braços manipuladores duplos, propulsão reforçada e uma ampla variedade de sensores e ferramentas. Utilizados em operações offshore de petróleo e gás, construção submarina e operações navais, podem realizar tarefas como corte, soldagem, apoio à dragagem e contramedidas contra minas. Estes ROVs operam em profundidades extremas e requerem sistemas de controlo de superfície robustos e embarcações de posicionamento dinâmico.

Micro e mini ROVs

Às vezes chamados de ROVs portáteis ou «box frame», os sistemas da classe micro são compactos e altamente manobráveis, ideais para aplicações em águas rasas e implantação rápida. Embora limitados em carga útil e classificação de profundidade, os avanços na tecnologia de baterias e câmaras expandiram sua utilidade em áreas como monitoramento de recifes de corais e inspeção de segurança portuária.

ROVs especiais e rastreadores

Os ROVs com esteiras são projetados para se deslocarem ao longo do fundo do mar ou de estruturas subaquáticas. Frequentemente usando esteiras em vez de rodas, eles são usados para inspeção de tubulações, levantamentos do fundo do mar e tarefas que exigem estabilidade em terrenos irregulares. Os veículos subaquáticos residentes, uma inovação recente, permanecem implantados em profundidade e podem ser ativados remotamente quando necessário, eliminando a necessidade de implantação na superfície em todas as missões.

Componentes e tecnologia dos ROVs

Um sistema ROV consiste em vários componentes integrados:

• Corpo ou patim do ROV (estrutura do veículo, propulsão, módulos de flutuabilidade)
• Sistema de controlo do ROV (estação de superfície, joystick portátil, interfaces de monitor)
• Cabo umbilical (transmite energia, dados e comandos de controlo)
• Sensores e instrumentação (incluindo sonar, registos de velocidade Doppler, navegação inercial e sensores de pressão)
• Câmaras e luzes (sistemas óticos de alta definição e de imagem com pouca luz)
• Braços manipuladores (para agarrar, cortar, recolher amostras)
• Interface de software (navegação, telemetria e planeamento de missões)

Os ROVs alimentados por bateria são cada vez mais comuns em plataformas micro e mini, enquanto as operações de alta potência ainda dependem de fontes de energia externas. Os sistemas modulares permitem flexibilidade de carga útil, dependendo do âmbito operacional, desde a investigação científica até à engenharia offshore.

Principais aplicações

Boxfish LUNA ROV da Boxfish Robotics

Os ROVs são utilizados numa ampla variedade de domínios marinhos, onde a sua capacidade de operar em ambientes subaquáticos remotos, perigosos ou sensíveis oferece um valor crítico. A sua flexibilidade, integração de sensores e capacidades manipulativas tornam-nos essenciais para as operações marítimas modernas. Abaixo estão os principais setores onde os ROVs desempenham um papel fundamental:

Monitorização ambiental

Os ROVs apoiam avaliações de impacto ambiental, amostragem de sedimentos e monitorização da qualidade da água em ambientes costeiros, de águas profundas e estuarinos. Eles rastreiam poluentes, analisam a dispersão de sedimentos impulsionada pelas correntes e monitorizam as mudanças nos ecossistemas marinhos ao longo do tempo. Câmaras e sensores montados em ROVs permitem o estudo da saúde dos recifes de coral, densidade de ervas marinhas e tendências de biodiversidade sem perturbar o habitat. Esses dados são vitais para estudos climáticos, esforços de conservação e gestão de áreas marinhas protegidas (MPA).

Petróleo e gás

O setor de energia offshore depende fortemente dos ROVs para inspeção, manutenção e reparo (IMR) subaquáticos de dutos submarinos, risers e infraestrutura de produção. Os ROVs de trabalho são rotineiramente usados para tarefas como aparafusar, cortar e limpar, muitas vezes em combinação com imagens de sonar em tempo real e testes não destrutivos (NDT). O seu papel é fundamental para garantir a integridade estrutural, reduzir o tempo de inatividade e melhorar a segurança operacional. Os ROVs também são essenciais para operações de desativação e projetos de conexão submarina em ambientes adversos de águas profundas.

Defesa

Em contextos militares e de segurança, os ROVs fornecem ferramentas seguras e precisas para a realização de contramedidas contra minas (MCM), eliminação de engenhos explosivos subaquáticos (EOD) e inspeções de segurança portuária. Eles permitem que as equipas navais de EOD avaliem e neutralizem ameaças sem arriscar a vida dos mergulhadores e são fundamentais nas inspeções do casco para contrabando ou adulteração. Alguns modelos avançados integram capacidades de sonar, raios X e manipulador para identificação e desarmamento remoto de minas subaquáticas.

Arqueologia marinha

Os ROVs oferecem meios não invasivos de explorar naufrágios, povoados submersos e estruturas subaquáticas historicamente significativas. Vídeos de alta definição e ferramentas de fotogrametria permitem a documentação detalhada e a reconstrução 3D de sítios arqueológicos, mesmo em profundidades extremas onde mergulhadores humanos não podem chegar. A sua capacidade de navegar em áreas estreitas ou frágeis torna-os ideais para preservar artefactos enquanto capturam dados de pesquisa críticos.

Biologia marinha

Os ROVs facilitam a exploração de habitats biologicamente diversos e anteriormente inacessíveis, como fontes hidrotermais, fontes frias e recifes de corais em águas profundas. Equipados com câmaras de alta sensibilidade e sensores de bio-registro, eles permitem que os pesquisadores observem o comportamento das espécies in situ, documentem organismos anteriormente desconhecidos e coletem amostras biológicas para análise genética e química. Os ROVs também apoiam pesquisas ecológicas de longo prazo por meio da implantação e manutenção de observatórios subterrâneos.

Oceanografia

Na investigação oceanográfica, os ROVs são vitais para a implantação de instrumentos científicos e a recuperação de pacotes de sensores de longo prazo do fundo do mar. Eles apoiam operações de perfilagem de corrente, monitorização de temperatura e salinidade e deteção química. A sua manobrabilidade permite-lhes colocar instrumentos em locais precisos, como perto de fontes subaquáticas ou em zonas de falha, e auxiliar no mapeamento do fundo do mar com sistemas de sonar multifeixe. Isso é essencial para compreender a circulação oceânica, as interações climáticas e os processos geológicos.

Inspeção comercial

Em operações marítimas comerciais, os ROVs inspecionam cascos de navios, hélices, propulsores e interiores de tanques de lastro. Eles auxiliam em pesquisas de sociedades classificadoras e no planejamento de manutenção sem a necessidade de levar o navio para doca seca, reduzindo significativamente o tempo de inatividade e os custos. No setor de energia renovável, os ROVs inspecionam e mantêm fundações de turbinas eólicas offshore, cabos submarinos e sistemas de amarração, muitas vezes em condições climáticas ou de correnteza adversas.

Investigação científica

Em todas as disciplinas científicas, os ROVs permitem a amostragem precisa e a aquisição de dados em tempo real em profundidades inacessíveis para mergulhadores humanos ou demasiado dinâmicas para instrumentos fixos. As tarefas incluem amostragem geológica, perfilagem de sedimentos e amostragem química de plumas subaquáticas. Os cientistas podem operar remotamente os ROVs durante missões ao vivo, permitindo uma exploração adaptativa com base em descobertas preliminares. As suas contribuições são fundamentais para avanços na exploração do fundo do mar, ciências da terra e dinâmica dos ecossistemas.

Panorama do mercado e fabricantes

O mercado de ROV continua a expandir-se, com inovações em sistemas de controlo, navegação aprimorada por IA e design modular compacto. Os principais fabricantes de ROV incluem empresas especializadas em sistemas de grande porte e microplataformas ágeis. A procura por ROV personalizáveis e versáteis é particularmente forte em aplicações ambientais e científicas, onde flexibilidade, portabilidade e fidelidade de dados são fundamentais.

As tendências emergentes incluem:

• Controlo de ROV assistido por IA para manobras semiautónomas
• Gerenciamento aprimorado de cabos e comunicação por fibra óptica
• Maiores classificações de profundidade e sistemas híbridos ROV/AUV
• ROVs compactos para rápida implantação e missões de pesquisa remota

Os serviços de aluguer de ROV e os modelos de leasing também estão a ganhar força, especialmente para projetos offshore de curto prazo e investigação académica.