Robôs submarinos de inspeção de dutos: como ROV, AUV e pig encontram corrosão e danos
A inspeção de dutos submarinos usa três tipos de equipamento: o ROV, um robô submarino ligado ao navio por cabo e pilotado da superfície; o AUV, que navega sozinho seguindo uma rota programada; e o pig instrumentado, uma ferramenta que viaja por dentro do duto, empurrada pelo próprio óleo ou gás. Os dois robôs olham o duto por fora, procurando corrosão, trechos sem apoio no fundo e danos de âncora; o pig mede, por dentro, a perda de metal da parede. No pré-sal brasileiro, os gasodutos chegam a 2.300 metros de profundidade, onde a pressão da água passa de 220 vezes a da atmosfera.
Este artigo explica o que cada robô faz, faz a conta da pressão no fundo e do tempo de inspeção de um gasoduto, e mostra o que eles medem e o que já encontraram.
Três robôs, três trabalhos
| Tipo | Como se move | Velocidade típica | Para que serve |
|---|---|---|---|
| ROV de inspeção ou de trabalho | preso ao navio por um cabo que leva energia e dados | 1 a 2 nós em levantamento | olhar de perto, medir proteção catódica, operar válvulas, limpar e reparar |
| AUV | sozinho, com bateria, seguindo rota programada | 3 a 4 nós | levantamento rápido de longas distâncias com sonar, câmera e laser |
| Pig instrumentado | por dentro do duto, empurrado pelo fluxo | até 3 m/s | medir perda de metal e espessura da parede |
Os ROVs são classificados pelo porte. Os pequenos, de observação, levam câmera e pouco mais; os de classe de trabalho são máquinas grandes, com braços manipuladores e ferramentas, e operam a 3.000 metros ou mais, segundo um guia da fabricante Unique Group, que segue a classificação da associação do setor, a IMCA. Entre o navio e o ROV costuma haver um sistema de gerenciamento do cabo, o TMS, em forma de gaiola ou de chapéu sobre o robô, que guarda e solta o cabo para que o balanço do navio não chegue ao robô, segundo a fabricante Forum Energy Technologies.
O AUV mais conhecido em inspeção de dutos é o HUGIN, da norueguesa Kongsberg. A versão Superior chega a 6.000 metros, navega normalmente a 3 ou 4 nós, aguenta 62 horas com todos os sensores ligados e leva sonar multifeixe, sonar de abertura sintética, perfilador a laser e câmera, segundo a ficha técnica do fabricante. Em 2011, um HUGIN inspecionou cerca de 30 km de duto numa missão de 8 horas, em duas passadas, a 4 nós e entre 180 e 560 m de profundidade, em dutos que levam à refinaria de Mongstad, na Noruega, segundo a Kongsberg.
A conta da pressão no fundo
A pressão da água cresce com a profundidade:
P = ρ × g × h
com ρ a densidade da água do mar, cerca de 1.025 kg/m³, g a gravidade, 9,81 m/s², e h a profundidade. Para o ponto mais fundo da Rota 3, o gasoduto do pré-sal que chega a 2.300 m, segundo uma apresentação da Petrobras no IBP:
- P = 1.025 × 9,81 × 2.300 ≈ 23,1 milhões de Pa, ou 23,1 MPa;
- em atmosferas: 23,1 / 0,1013 ≈ 228 vezes a pressão ao nível do mar, além da atmosfera que já pesa sobre a superfície;
- numa janela de câmera de 10 × 10 cm (0,01 m²), a força é 23,1 MPa × 0,01 m² = 231 kN, o peso de cerca de 23,5 toneladas.
É por isso que câmeras, baterias e eletrônicos de um ROV ficam em cilindros de paredes grossas ou mergulhados em óleo dentro de caixas compensadas: uma membrana ou pistão transmite a pressão do mar ao óleo, que é quase incompressível, e a pressão de dentro fica igual à de fora. O pré-sal tem lâmina d’água acima de 2.000 m: o poço que descobriu o campo de Tupi foi perfurado sob 2.126 m de água, segundo o Oil & Gas Journal. A estrutura que fica na superfície, sobre esses poços, está no artigo sobre estabilidade de plataformas de petróleo, e a técnica de chegar ao reservatório, no de perfuração horizontal offshore.
A conta do tempo de inspeção
A Rota 3 tem 355 km. Premissas nossas: uma passada só, sem paradas para investigar achados, 1 nó igual a 1,852 km/h, e velocidades da tabela acima.
- AUV a 4 nós (7,4 km/h): 355 / 7,4 ≈ 48 horas;
- ROV a 1,5 nó (2,78 km/h): 355 / 2,78 ≈ 128 horas, mais de 5 dias;
- ROV a 1 nó (1,85 km/h): 355 / 1,85 ≈ 192 horas, 8 dias.
A diferença de velocidade aparece também nos números da Kongsberg, que descreve o AUV como duas vezes mais rápido que um ROV em levantamento de dutos, segundo um artigo da empresa. Como o tempo de navio pesa muito no custo de uma campanha no mar, faz sentido o AUV cobrir a distância e o ROV ir aos pontos que o AUV marcou. Na prática, a campanha leva mais que a conta, por causa do tempo de ida, do mau tempo e das paradas.
O que eles medem
Proteção catódica
Um duto de aço no mar é protegido contra corrosão por anodos de sacrifício, blocos de metal mais reativo que corroem no lugar do aço. A proteção funciona enquanto o potencial elétrico do aço fica mais negativo que −0,80 V, medido contra um eletrodo de referência de prata e cloreto de prata, segundo a prática recomendada DNV-RP-B401, na edição de 2010. O ROV mede esse potencial encostando uma ponta de prova no aço ou no anodo, ou sem contato, com sensores de gradiente de campo elétrico; um deles, o FiGS, da FORCE Technology, funciona até em duto enterrado, segundo a Offshore Engineer.
Vãos livres
Quando o fundo é irregular ou a correnteza escava a areia, um trecho do duto fica suspenso. A corrente que passa por baixo solta vórtices que fazem o tubo vibrar, e a vibração repetida leva à fadiga. O cálculo de quanto vão é aceitável segue a prática recomendada DNV-RP-F105, e o sonar e o perfilador a laser do AUV medem o comprimento e a altura de cada vão.
Perda de metal, por dentro
O pig mais usado para corrosão é o de fuga de fluxo magnético: ímãs fortes magnetizam a parede, e onde falta metal o campo vaza e é detectado. Um modelo da ROSEN corre a até 3 m/s e dimensiona a profundidade da corrosão com tolerância de 10% da espessura da parede, com 80% de certeza, segundo a ficha do fabricante. As soldas entre tubos são pontos de atenção nessa leitura, e os processos estão no guia de métodos de soldagem.
O robô que mora no fundo
A próxima etapa é o robô residente, que fica no fundo do mar e dispensa o navio. O Eelume, um robô em forma de cobra com 20 cm de diâmetro, foi desenvolvido para ficar permanentemente no fundo, recarregar numa estação desenvolvida pela Equinor e girar válvulas com uma ferramenta de torque; os testes no campo de Åsgard, a 330 metros, estavam previstos para 2021, segundo a Kongsberg. Não encontramos confirmação pública de operação comercial contínua. Outras formas de robô marinho inspiradas em animais aparecem no artigo sobre as águas-vivas cibernéticas.
O que já encontraram
- Nord Stream, 2022: depois das explosões no Mar Báltico, um pequeno ROV, um drone submarino com cabo, filmou a 80 m de profundidade um trecho de cerca de 50 m de tubo destruído ou enterrado, segundo a Seatrade Maritime.
- Balticconnector, 2023: o gasoduto de 77 km submersos entre Finlândia e Estônia perdeu pressão na madrugada de 8 de outubro; a investigação apontou uma âncora de seis toneladas arrastada pelo fundo, e o duto voltou a operar em 22 de abril de 2024, segundo a operadora Elering e a Offshore Magazine. Cabos de telecomunicação foram danificados no mesmo episódio; como eles funcionam está no artigo sobre fibras ópticas submarinas.
No Brasil, a segurança dos sistemas submarinos de produção segue o regulamento técnico SGSS, aprovado pela Resolução ANP nº 41/2015, que a ANP colocou em consulta pública para revisão em 2026.
Perguntas frequentes
Qual a diferença entre ROV e AUV?
O ROV é ligado ao navio por cabo e pilotado da superfície; o AUV navega sozinho, com bateria, seguindo uma rota programada. O AUV é mais rápido em levantamento, e o ROV é o que consegue trabalhar com ferramentas.
O que é um pig de inspeção?
Uma ferramenta que viaja por dentro do duto, empurrada pelo fluxo. A versão instrumentada usa ímãs para achar perda de metal ou ultrassom para medir a espessura da parede.
Qual a pressão a 2.000 metros de profundidade no mar?
Cerca de 20 MPa, ou perto de 200 vezes a pressão atmosférica, pela conta P = ρ × g × h com densidade de 1.025 kg/m³.
Como se mede a corrosão de um duto submarino por fora?
Medindo o potencial da proteção catódica com uma ponta de prova ou com sensores sem contato levados pelo ROV. Se o potencial estiver mais negativo que −0,80 V em relação ao eletrodo de prata e cloreto de prata, o aço está protegido.
Quanto tempo leva para inspecionar um gasoduto?
Na nossa conta, um AUV a 4 nós percorre os 355 km da Rota 3 em cerca de 48 horas, e um ROV a 1,5 nó leva mais de 5 dias, sem contar paradas e tempo de navio.
A inspeção de um duto submarino é uma divisão de trabalho: o AUV cobre a distância depressa, o ROV vai aos pontos marcados e o pig olha a parede por dentro. Para avaliar uma campanha de inspeção, a pergunta útil é qual dos três mediu cada defeito, porque cada um enxerga uma parte diferente do problema.
Imagem de destaque: Um ROV de pesquisa em águas profundas. Os ROVs de inspeção de dutos funcionam do mesmo jeito, ligados ao navio por cabo. Foto: NOAA Research / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.
