Comunicação por ondas sonoras pode ajudar a detectar falhas em estruturas submarinas
Pesquisador da rede INPO, Theodoro Netto apresenta aplicações da tecnologia para prevenir vazamentos de óleo no mar
Garantir a segurança ambiental e a integridade de equipamentos de exploração de petróleo a milhares de metros abaixo do nível do mar é um desafio constante para a engenharia oceânica. Isso porque, embora a indústria utilize rotineiramente robôs subaquáticos para inspecionar estruturas instaladas no mar, essas verificações geralmente ocorrem em intervalos programados, o que pode dificultar a identificação imediata de falhas. O professor Theodoro Netto, pesquisador do Laboratório de Tecnologia Submarina (LTS) da COPPE/UFRJ e membro da rede INPO, explica que o monitoramento contínuo oferece uma abordagem complementar: em vez de realizar inspeções pontuais, mantém sensores ativos para medir grandezas físicas e alertar sobre possíveis anomalias em tempo quase real.
Segundo o pesquisador, a ausência desse acompanhamento ininterrupto pode adiar perigosamente o diagnóstico de vazamentos submarinos. “Quando as primeiras manchas de óleo chegam à superfície a 2.000 metros de profundidade para serem identificadas por drones ou satélites, por exemplo, um grande volume de óleo já se espalhou pela lâmina d’água. Por essa razão, a detecção precoce (early detection) é importante para permitir que os operadores interrompam o bombeamento rapidamente e evitem desastres.”
Para que esse monitoramento contínuo seja efetivo, no entanto, não basta identificar possíveis anomalias no fundo do mar. É necessário também garantir que as informações coletadas pelos sensores cheguem aos sistemas de supervisão na superfície, permitindo que os operadores tomem decisões rapidamente.
A comunicação acústica submarina surge então como uma alternativa tecnológica. Viabilizar a transmissão de dados no ambiente marinho, no entanto, exige superar algumas barreiras impostas pela própria física. No ar, a comunicação por ondas eletromagnéticas, como sinais de rádio ou conexões Wi-Fi, é rápida e eficiente, mas, na água salgada, a presença de sais e minerais atenua a radiação eletromagnética, apagando o sinal em poucos metros. A solução encontrada pela engenharia, e proposta nos estudos de Netto, é recorrer ao som, convertendo dados digitais em ondas acústicas de pressão que conseguem percorrer quilômetros pela coluna d’água.
Mas como isso ocorre na prática?
1. Sensores instalados no fundo do mar medem grandezas como pressão, temperatura ou ruídos atípicos do equipamento.
2. O sensor gera um sinal elétrico analógico.
3. O modem submarino codifica esse sinal e o transforma em ondas mecânicas de pressão (som).
4. A onda então viaja pela coluna d’água até ser captada por outro modem na superfície, que a converte de volta em sinal elétrico e digital para análise em computadores
Desafios e aplicações
A aplicação prática dessa tecnologia estende-se também a poços de petróleo abandonados ou em fase de descomissionamento, ou seja, em processo de desativação. Como o envio de cabos físicos ópticos ou umbilicais a pontos isolados representa um custo altíssimo e constante risco de ruptura, para Netto a comunicação acústica sem fio pode ser uma alternativa mais econômica para garantir a segurança das instalações. Também pode ser integrada a embarcações autônomas de superfície (USVs), que navegam sem tripulação, lançam modems a meia profundidade para captar o som transmitido pelos poços e retransmitem as informações via satélite aos centros de controle em terra.
Ainda assim, a comunicação acústica exige concessões e compromissos técnicos. Enquanto as ondas eletromagnéticas no ar se movem a centenas de milhões de metros por segundo, a velocidade do som na água gira em torno de 1.500 metros por segundo, gerando um “delay” de cerca de um segundo para cada 1.500 metros de lâmina d’água.
Além disso, a escolha da frequência sonora influencia o alcance do sinal: frequências mais baixas e graves viajam distâncias longas de até 5 quilômetros, mas transmitem dados em taxas menores, enquanto frequências mais altas e agudas carregam arquivos maiores com rapidez, porém sofrem atenuação severa e cobrem distâncias mais curtas.
“A gente paga um preço, digamos assim. Vamos ter uma velocidade de transmissão menor, trabalhar com pacotes menores, mas conseguir alcançar a distância necessária. Trata-se de uma compensação entre o alcance da comunicação e a quantidade de dados que podem ser transmitidos por unidade de tempo.” – sintetiza o pesquisador.
Para que essas e outras soluções cheguem em escala ao mercado, Netto ressalta a importância de um apoio contínuo à ciência de base. ”O uso de dados acústicos pode trazer mais confiabilidade para esses sistemas, mas quando a pesquisa é incipiente, a ciência básica para avaliar viabilidade técnica muitas vezes não está ainda na agenda imediata da operadora que quer apagar um incêndio”, conclui.