Tecnología submarina - Enciclopedia

La tecnología submarina implica equipo submarino sumergido completamente, operaciones o aplicaciones, especialmente cuando se encuentra a cierta distancia del borde marítimo, en aguas oceánicas profundas o en el fondo marino. El término submarino se utiliza con frecuencia en conexión con la oceanografía, la ingeniería marina o oceanográfica, la exploración oceánica, los vehículos operados a distancia (ROVs), los vehículos submarinos autónomos (AUVs), las comunicaciones submarinas o los cables de energía, los hábitats submarinos, la minería de minerales del fondo marino, el petróleo y el gas, y la energía eólica offshore.

Petróleo y gas
Los yacimientos de petróleo y gas se encuentran bajo muchas aguas continentales y áreas costeras alrededor del mundo, y en la industria del petróleo y el gas, el término submarino se refiere a la exploración, perforación y desarrollo de yacimientos de petróleo y gas en estas ubicaciones subacuáticas. Los campos de petróleo y gas subacuáticos y las instalaciones se denominan genéricamente con un prefijo submarino, como pozo submarino, campo submarino, proyecto submarino y desarrollo submarino.

El desarrollo de campos de petróleo y gas submarinos se suele dividir en categorías de aguas poco profundas y aguas profundas para distinguir entre las diferentes instalaciones y enfoques necesarios. El término aguas poco profundas o plataforma se utiliza para profundidades de agua muy bajas donde se pueden utilizar instalaciones de fondo como plataformas de perforación detype elevador y estructuras offshore fijas, y donde es posible el buceo de saturación. Aguas profundas es un término a menudo utilizado para referirse a proyectos offshore ubicados en profundidades de agua superiores a aproximadamente 600 pies (180 m), donde se utilizan buques de perforación flotantes y plataformas petroleras flotantes, y se requieren vehículos operados a distancia (ROVs) ya que el buceo tripulado no es práctico.

Las terminaciones submarinas se pueden rastrear hasta 1943 con la terminación del lago Erie a una profundidad de 35 pies (11 m). El pozo tenía un arbolito de Navidad tipo tierra que requería intervención de buzos para su instalación, mantenimiento y conexiones de línea de flujo. Shell completó su primer pozo submarino en el Golfo de México en 1961.

= Sistemas =
Los sistemas de producción de petróleo submarino pueden variar en complejidad desde un pozo satélite con una línea de flujo conectada a una plataforma fija, una FPSO o una instalación en tierra, hasta varios pozos en un molde o agrupados alrededor de un colector, y transferidos a una instalación fija o flotante, o directamente a una instalación en tierra.

Los sistemas de producción submarina se pueden utilizar para desarrollar reservorios, o partes de reservorios, que requieren la perforación de pozos desde más de una ubicación. Las condiciones de aguas profundas, o incluso condiciones de aguas ultraprofundas, también pueden dictar inherentemente el desarrollo de un campo mediante un sistema de producción submarino, ya que las instalaciones superficiales tradicionales, como las sobre una estructura de armazón de acero, pueden ser técnicamente ineficientes o no económicas debido a la profundidad del agua.

El desarrollo de campos de petróleo y gas submarinos requiere equipo especializado. El equipo debe ser lo suficientemente confiable para proteger el medio ambiente y hacer que la explotación de hidrocarburos submarinos sea económicamente viable. La desplegada de este equipo requiere buques especializados y costosos, que deben estar equipados con equipo de buceo para trabajos relativamente superficiales (es decir, un máximo de algunascientas pies de profundidad de agua) y equipo robótico para profundidades de agua más profundas. Cualquier necesidad de reparar o intervenir con equipo submarino instalado es, por lo tanto, generalmente muy costosa. Este tipo de gasto puede llevar a la quiebra económica del desarrollo submarino.

La tecnología submarina en la producción offshore de petróleo y gas es un campo de aplicación altamente especializado con demandas particulares en ingeniería y simulación.

La mayoría de los nuevos yacimientos de petróleo se encuentran en aguas profundas y se denominan generalmente sistemas de aguas profundas. El desarrollo de estos campos establece requisitos estrictos para la verificación de las funciones de los diversos sistemas y su conformidad con los requisitos y especificaciones actuales. Esto se debe a los altos costos y el tiempo involucrados en cambiar un sistema preexistente debido a los buques especializados con equipo a bordo avanzado. Una prueba a escala completa (Prueba de Integración de Sistema – SIT) no proporciona una verificación satisfactoria de los sistemas de aguas profundas porque, por razones prácticas, no se puede realizar bajo condiciones idénticas a las en las que el sistema operará más tarde. Por lo tanto, la industria del petróleo ha adoptado la tecnología de datos modernos como herramienta para la prueba virtual de sistemas de aguas profundas que permite detectar errores costosos en una fase temprana del proyecto. Al utilizar herramientas de simulación modernas, se pueden establecer y utilizar modelos de sistemas de aguas profundas para verificar las funciones del sistema y sus propiedades dinámicas contra diversas especificaciones de requisitos. Esto incluye el desarrollo basado en modelos de plantas y soluciones de sistemas de alta tecnología innovadoras para la explotación y producción de recursos energéticos de manera amigable con el medio ambiente, así como el análisis y evaluación del comportamiento dinámico de los componentes y sistemas utilizados para la producción y distribución de petróleo y gas. Otra parte es la prueba virtual en tiempo real de sistemas para la producción submarina, perforación submarina, suministro por encima del nivel del mar, sísmica, equipo de construcción submarino y equipo de medición y control de procesos submarinos.

Energía eólica offshore
La infraestructura de transmisión de energía para la energía eólica offshore utiliza una variedad de tecnologías submarinas para la instalación y mantenimiento de cables de transmisión submarina de energía y otros equipos de energía eléctrica. Además, las fundaciones de pilotes monopie de turbinas eólicas fijo-fondo y los sistemas de anclaje y cables de turbinas eólicas flotantes se inspeccionan regularmente con una variedad de tecnologías submarinas embarcadas.

Minería submarina
Los avances tecnológicos recientes han dado lugar al uso de vehículos operados a distancia (ROVs) para recopilar muestras minerales de sitios potenciales de mina. Utilizando perforadoras y otras herramientas de corte, los ROVs obtienen muestras para ser analizadas para minerales deseados. Una vez que se ha localizado un sitio, se establece un buque minero o estación para minar el área.

La minería de minerales del fondo marino de depósitos de sulfuros masivos del fondo marino (así se llama por las moléculas de sulfuro, no por el tamaño del depósito) es una industria de minería submarina en desarrollo. Nautilus Minerals Inc. comenzó a establecer una nueva industria mediante la exploración comercial y, en el futuro, planeaba extraer cobre, oro, plata y zinc en su proyecto Solwara 1. El proyecto estaba estableciendo sus operaciones a 1 milla (1.6 km) bajo la superficie del océano en el mar de Bismarck cerca de Papúa Nueva Guinea. Cuando la operación estuviera en pleno funcionamiento, sería el primer proyecto de minería comercial de aguas profundas del mundo. Se esperaba que la primera producción comenzara en 2017, pero la empresa quebró en 2019 después de fallar en obtener financiación para el proyecto.

Vehículos operados a distancia

Los Vehículos Operados a Distancia (ROVs) son piezas de equipo robótico operadas a distancia para realizar tareas en el fondo marino. Los ROVs están disponibles en una amplia variedad de capacidades y complejidades funcionales, desde dispositivos de cámara simples "ojo de gato" hasta máquinas de múltiples brazos que requieren múltiples operadores para operar o "volar" el equipo.

Otras equipamientos profesionales utilizados en la instalación de cables de telecomunicaciones submarinos son botes especialmente diseñados, barges modulares, bombas de agua junto con apoyo de buceo y otros accesorios para realizar operaciones de instalación sin problemas en el mar profundo y en la costa, ríos, lagos. Hay pocas empresas profesionales en el mundo que poseen, operan tales equipos y realizan operaciones en todo el mundo en una base llave en mano.

Recolección y producción de energía
Las tecnologías de energía submarina son el tema de investigación utilizando varias estrategias técnicas, ninguna de las cuales ha sido comercializada aún para convertirse en productos viables o nuevas industrias de energía. Las fuentes de energía bajo investigación incluyen la producción de energía a escala de servicio público de corrientes oceánicas, como las corrientes rápidas encontradas en las aguas entre el Estrecho de Florida y Cabo Hatteras. Se están desarrollando investigaciones y proyectos para recopilar energía de fuentes hidrotermales para proporcionar energía a instrumentos de investigación oceánica submarina, desarrollando tecnologías de recarga de vehículos autónomos, sistemas de sensores del fondo marino y aplicaciones de investigación ambiental. Otras investigaciones incluyen la recopilación de energía de las diferencias de temperatura que ocurren con la profundidad variable del océano, y las celdas de combustible microbianas que producen energía de los organismos en los sedimentos del fondo marino del océano.

Los métodos actuales para proporcionar energía para aplicaciones eléctricas en los fondos marinos offshore se limitan al uso de baterías, energía proporcionada por generadores en buques o plataformas con generadores de combustible fósil, o para requisitos de energía más bajos, boyas de energía eólica, solar o mareomotriz.

Organizaciones
Numerosas sociedades profesionales y organismos comerciales están involucrados con la industria submarina en todo el mundo. Estos grupos incluyen

Sociedad de Ingeniería Submarina
Sociedad para la Tecnología Submarina
Premios de Proyectos Submarinos
Centro Global Submarino
Valle Submarino La mayor agrupación de negocios de tecnología submarina.
Sociedad de Ingenieros Petroleros
Instituto Americano de Petróleo (API)
Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME)
Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión (NACE)
Asociación Internacional de Contratistas Marinos (IMCA)
Las agencias gubernamentales administran regulaciones en sus aguas territoriales alrededor del mundo. Ejemplos de tales agencias gubernamentales son el Servicio de Gestión de Minerales (MMS, EE. UU.), la Dirección Noruega de Petróleo (NPD, Noruega) y la Ejecutiva de Salud y Seguridad (HSE, Reino Unido). El MMS administra los recursos minerales en los EE. UU. (usando el Código de Regulaciones Federales (CFR)) y proporciona la gestión de todos los recursos minerales y de energía renovable submarinos de los EE. UU.

Véase también
Árbol de Navidad (pozo de petróleo)
Lista de parques eólicos offshore
Ingeniería marina
Ingeniería oceánica
Ingeniería geotécnica offshore
Pozo de petróleo
Compensación pasiva de subida y bajada
Pipelines submarinas
Sistema de producción submarino
Cabezal

Referencias