Controle de Corrosão e Navio Autônomo

Por Buddy Reams • 20 março 2018

Embora os custos do combustível representem, de longe, a maioria dos custos de transporte em comparação com as tripulações a bordo, ainda há benefícios substanciais a serem colhidos de navios autônomos. Os benefícios econômicos potenciais são ótimos demais para ignorar essa tecnologia emergente.

O sucesso do transporte autônomo exigirá uma mudança completa na atitude daqueles que trabalham no ambiente marinho, começando com os estaleiros, que normalmente são focados apenas na redução do custo dos novos navios.

Embora seja compreensível que o modelo de projeto atual se esforce para minimizar o custo de construção e operação de navios, isso geralmente faz com que sejam utilizados sistemas de proteção contra corrosão menos que ótimos. Este modelo de tomada de decisão centra-se na despesa de capital inicial sem entender e considerando a segurança significativa e a confiabilidade a longo prazo do sistema mais avançado. Como resultado, encontramos situações em que a equipe de um navio aplicará uma camada adicional de tinta logo após a entrega, ou os estaleiros limitam a cobertura da garantia, tudo para compensar os sistemas de proteção contra corrosão que não são ótimos.

Para que o transporte autônomo funcione verdadeiramente, as atitudes e a infra-estrutura devem mudar, começando com o redesenho dos estaleiros mundiais - o que não é uma tarefa pequena. O sucesso do transporte autônomo dependerá do desenvolvimento simultâneo de muitas tecnologias básicas, bem como de uma mudança proporcional no comportamento e na abordagem do projeto, construção e operação. Cada um dos desafios normalmente enfrentados pelos marinheiros a bordo dos navios precisará ser incorporado nos sistemas de computação para transporte autônomo ou transporte controlado remotamente.

Desafios do transporte autônomo

A navegação e a comunicação no mar são desafiadoras. Por exemplo, a conectividade do telefone celular desmorona a apenas três milhas da costa e os custos de comunicação aumentam drasticamente para o mar.

O controle autônomo das máquinas de um navio com base em dados em tempo real relativos a correntes eólicas e oceânicas é apenas um desafio. Riscos adicionais no mar incluem a imprevisibilidade do clima e dos objetos perigosos. A salvaguarda contra a pirataria, a ciber-pirataria e o terrorismo também apresentam problemas difíceis, assim como a confiabilidade dos sistemas eletrônicos e mecânicos do navio. E, finalmente, uma consciência do estado de corrosão das estruturas e componentes dos navios é vital.

O transporte autônomo pode ser aplicado a vários tipos de navios, de rebocadores de manobras em uma porta para grandes navios de carga que atravessam oceanos. Um navio autônomo deve estar "consciente" de seu ambiente externo, bem como de sua condição interna. Os ambientes externos incluem as condições climáticas, bem como os objetos no mar que podem representar riscos. As condições internas incluem o bom funcionamento de elementos estruturais, motores e máquinas, bem como os computadores digitais, juntamente com sistemas de controle de comunicações e eletrônicos associados. Nesse sentido, um navio autônomo deve ser "autoconsciente".

Desafios da corrosão marítima

A história das indústrias marítimas inclui muitos capítulos longos sobre corrosão. O desenvolvimento de ligas e revestimentos marítimos foi longo e árduo e continua a progredir até hoje. Hoje, já existe um grande conhecimento para retardar os processos de corrosão e minimizar os riscos decorrentes da corrosão. A falha de componentes críticos no mar pode resultar na perda de vidas ou no naufrágio de uma embarcação; ou exigem operações de resgate dispendiosas.

O desafio agora é incluir prevenção de corrosão na concepção e construção de navios autônomos e seus sensores e sistemas informáticos de bordo. Esta não será uma mudança sutil e poderá exigir um olhar holístico de como os navios são construídos. Um navio autônomo não pode depender dos membros da tripulação para monitorar o desempenho do revestimento e endereçar sua manutenção no mar. Um navio que não foi mantido, no revestimento, durante seis meses, irá se deteriorar drasticamente. Os navios devem ser construídos com um padrão de resistência à corrosão mais alto em todos os níveis antes de serem encomendados. Uma vez na água, eles devem ser regularmente inspecionados e monitorados e mantidos em um padrão mais alto do que um navio tripulado. Caso contrário, o fracasso de uma parte relativamente menor que normalmente seria reparada no mar poderia resultar em uma operação de resgate caro para recuperar uma embarcação encalhada no mar.

Agora estamos aprendendo os efeitos a jusante das modificações do motor de Nível II, incluindo aumento da corrosão por frio em traçados longos e motores mais eficientes. Novos problemas podem entrar em jogo com os motores Tier III, que podem incluir adições complexas, como Recirculação de gases de escape (EGR), Redução catalítica seletiva (SCR) e até mesmo depuradores. Os sistemas de tratamento de água de lastro (BWTS) impostos ao transporte, conforme desenvolvido na última década, estão demonstrando ser bastante intensivos em manutenção e exigem pessoas a bordo.

A situação do combustível até 2020 já é incerta, e além de 2020 é ainda mais. A única certeza é que cada mudança importante terá consequências a jusante.

Felizmente, a corrosão é melhor compreendida hoje em relação ao passado. Infelizmente, esse conhecimento geralmente não é empregado; Na melhor das hipóteses, o controle de corrosão não é aplicado tão efetivamente como poderia ser, considerando o excesso de foco nos custos de construção em vez de viabilidade a longo prazo e proteção contra corrosão.

Muitos produtos e soluções superiores no mercado hoje não são usados ​​porque não são facilmente ajustados no processo de construção centrado nos custos. O custo financeiro do navio é o segundo custo mais importante no transporte por trás dos custos do combustível. Soluções sofisticadas de prevenção de corrosão geram custos, e esses custos adicionais podem tornar-se superiores ao custo dos membros da equipe.

Existem agora novas ligas e revestimentos que ampliam amplamente a vida útil dos componentes, particularmente no mar. Podem ser utilizados métodos melhorados para controlar a corrosão. Embora a corrosão não possa ser completamente eliminada, ela pode ser gerenciada de tal forma que as falhas catastróficas diminuam.

A necessidade de minimizar ainda mais a corrosão marítima em navios autônomos pode ser tomada como uma oportunidade para melhorar os sistemas de monitoramento e controle da corrosão marítima. Este artigo revisa brevemente algumas das maneiras como o conhecimento atual da corrosão marítima pode ser adotado no desenvolvimento do transporte autônomo.

Corrosão de elementos estruturais

A tendência para os navios autônomos terá consequências para o manejo da corrosão. A corrosão marítima é um assunto que requer medidas agressivas e proativas. As ligas especiais, os revestimentos e os anodos sacrificados foram desenvolvidos para diminuir a deterioração inevitável dos materiais que ocorrem em ambientes de água salgada. Raramente é uma questão de "se", mas, mais frequentemente, uma questão de "quando". Além disso, a corrosão pode ser imprevisível e catastrófica. O risco pode ser controlado, mas não é facilmente eliminado.

Os navios são operados em um ambiente brutalmente corrosivo, com cascos de navio especialmente propensos a corrosão. A biodegradabilidade dos cascos pode contribuir para arrastar e adicionar aos custos de combustível. Os navios que transportam mercadorias em longas viagens precisam de revestimentos confiáveis ​​e duradouros.

Os dias em que os navios foram livres para ignorar a questão da corrosão desapareceram. Os tanques de lastro e carga precisam ser revestidos. Este é um requisito de classe. Se esses revestimentos não forem "bons" de acordo com a classe, o navio não pode trocar.

Existem várias abordagens para gerenciar a corrosão do casco de um navio. A maioria deles envolve a previsão do tempo até o fracasso. O próprio casco do navio pode ser feito de materiais especiais selecionados para sua resistência à corrosão, embora, praticamente falando, nenhum material esteja completamente seguro de corrosão marinha. Dito isto, os compósitos - como o epóxi de flocos de vidro - proporcionam excelente resistência à corrosão. Esta tecnologia subutilizada - adequada para uso em trilhos, escadas, suportes de tubos e bandejas de cabos - está disponível há mais de 20 anos, mas a resistência à mudança é forte na comunidade de construção de navios.

Para o transporte autônomo, o monitoramento da condição do casco é especialmente importante, pois o monitoramento diário da equipe e o potencial de intervenção precoce serão inexistentes. O uso de sistemas aéreos não tripulados para pesquisas pode não ser prático quando lançado a partir do próprio navio autônomo sem tripulação a bordo. Veículos autônomos subaquáticos e veículos operados remotamente possuem capacidades únicas que poderiam ser desenvolvidas para inspecionar cascos de navio no mar. A chave aqui é a previsão do tempo para a falha ou a detecção de uma condição potencialmente catastrófica que exigiria levar o navio para uma porta para reparação de emergência.

Outra solução é incorporar sensores dentro do casco, como sensores de tensão ou instrumentos de medição ultra-sônicos. O processamento de tais sinais pode indicar uma condição de biofouling ou ferrugem; ou mesmo uma combinação de ambos.

Como é geralmente o caso, existem compromissos entre os custos de monitoramento e manutenção do casco. O gerenciamento de riscos exigirá um especialista em corrosão para avaliar os dados. Este conhecimento poderia ser incorporado na base de conhecimento do navio autônomo, ou as chamadas de julgamento podem ser feitas por um especialista em corrosão que monitoriza remotamente a condição do navio.

O gerenciamento de riscos pode afetar o tamanho do navio; pode ser mais prático transportar carga em muitos navios pequenos e assim distribuir o risco.

Capacidade de Monitoramento e Reparação

Normalmente, será necessário monitorar remotamente a corrosão de sistemas críticos de controle em embarcações autônomas. Tais sistemas incluem o equipamento de propulsão, bem como inundações vitais e sistemas de proteção contra incêndio. Estes podem ser monitorados à maneira de sistemas equivalentes em um avião de passageiros. A principal diferença é que os navios autônomos estão no mar e, portanto, estão sujeitos a ambientes altamente corrosivos por longos períodos de tempo.

Dependendo do tipo de embarcação e do tempo no mar, pode ser necessário monitorar estes componentes remotamente. Isso pode ser realizado por vários métodos. Os sensores podem ser instalados em componentes críticos para monitorar suas condições no mar e esses dados podem ser capturados e disponibilizados para o sistema de computação utilizado para o controle autônomo do navio. Esta situação não é muito diferente da de um avião que pode ser necessário para fazer desembarques não programados quando um motor ou outro componente crítico falhar.

A principal diferença entre uma companhia aérea e um navio do oceano é que um navio pode estar no mar por semanas. Se um componente crítico é susceptível a níveis de corrosão repentinamente acelerados, o monitoramento desse componente pode ser garantido e o navio deve estar preparado para mudar seu curso para reparos necessários. A incapacidade de fazer reparos em um navio autônomo enquanto está em andamento pode induzir períodos mais longos no porto.

Conclusão

À medida que as tecnologias em suporte à navegação autônoma amadurecem, os sistemas de monitoramento da corrosão terão de se tornar mais sofisticados. A remoção do elemento humano do controle de corrosão pode ser vista como uma oportunidade para avançar a ciência da corrosão. Ao invés de ver a corrosão como uma barreira para o transporte autônomo, o desenvolvimento do transporte autônomo e a coleta de dados a bordo pode ser visto como um meio para avançar a ciência da corrosão marítima.

(Conforme publicado na edição de março de 2018 do Maritime Reporter & Engineering News )