A medida que la atención humana se centra en las misteriosas profundidades del océano, los vehículos submarinos autónomos (AUV) y los vehículos operados por control remoto (ROV) están desempeñando roles cada vez más vitales. En el corazón de estos robots submarinos se encuentran sus sofisticados sistemas de propulsión.

Los propulsores submarinos representan actualmente la forma más común de propulsión para AUV y ROV. Estas unidades de propulsión combinan ingeniosamente hélices con sistemas hidráulicos o eléctricos para proporcionar movimiento hacia adelante. Sin embargo, los sistemas de propulsión hidráulica, con su tamaño voluminoso, peso significativo y compleja red de válvulas y tuberías, suelen reservarse para ROV de clase de trabajo grandes.

Propulsión Eléctrica: La Central Eléctrica de la Robótica Submarina

Los propulsores eléctricos submarinos se han convertido en la opción preferida para AUV y ROV más pequeños debido a su tamaño compacto y flexibilidad. Estos sistemas suelen emplear motores CC sin escobillas o motores síncronos de imanes permanentes. Para resistir las condiciones submarinas, los motores se sellan en cámaras llenas de aire o aceite o están diseñados para funcionar sumergidos, utilizando directamente agua para refrigeración y lubricación para mejorar la eficiencia térmica y extender la vida útil del motor.

Para una mayor maniobrabilidad, algunos vehículos submarinos no tripulados (UUV) utilizan tecnología de empuje vectorial. Al posicionar estratégicamente los propulsores, los UUV pueden controlar con precisión su dirección de movimiento, logrando una agilidad notable. Los ROV suelen contar con cuatro, seis u ocho propulsores, con un mínimo de seis necesarios para el movimiento completo de seis grados de libertad: avance, elevación, balanceo, balanceo, cabeceo y guiñada.

El Papel Crítico del Diseño de la Hélice

Las hélices sirven como el componente crucial que convierte el movimiento rotacional en empuje. Para lograr la máxima eficiencia de propulsión, el diseño de la hélice debe coincidir perfectamente con las características de par del motor. Además, dada su inmersión constante en agua de mar, las hélices requieren materiales resistentes a la corrosión, como aleaciones de aluminio y acero inoxidable.

Flotabilidad Variable: La Ventaja Única del Planeador

Más allá de los sistemas de hélice convencionales, los planeadores submarinos emplean un método de propulsión distintivo: la flotabilidad variable. Este enfoque utiliza una vejiga interna que se infla o desinfla para alterar la densidad del vehículo, lo que permite el ascenso o descenso. El planeador utiliza hidroalas durante el descenso para generar movimiento hacia adelante, creando una trayectoria característica en forma de diente de sierra. Sin la necesidad de motores o componentes complejos, los planeadores submarinos logran un consumo de energía notablemente bajo, ofreciendo una resistencia que supera con creces a otros tipos de AUV.

Propulsores Eléctricos: Tecnología Central para la Movilidad Submarina

Los propulsores eléctricos submarinos sirven como los componentes críticos que permiten el movimiento autónomo o controlado remotamente en vehículos submarinos. En comparación con sus contrapartes hidráulicas, los propulsores eléctricos ofrecen distintas ventajas en compacidad, diseño ligero y precisión de control, lo que los hace ideales para diversas aplicaciones de AUV y ROV.

• Tipos de Motor: Los motores CC sin escobillas (BLDC) sobresalen en eficiencia, longevidad y bajo mantenimiento, mientras que los motores síncronos de imanes permanentes (PMSM) ofrecen una densidad de potencia y características de par superiores para tareas submarinas exigentes.
• Encapsulación del Motor: Las soluciones van desde recintos sellados con aire o aceite para operaciones poco profundas hasta diseños totalmente sumergidos que aprovechan el agua para la refrigeración en entornos de aguas profundas.
• Sistemas de Control: Los sistemas sofisticados integran controladores de motor, sensores y algoritmos para ejecutar con precisión los comandos de navegación.

Empuje Vectorial: Permitiendo la Maniobra de Precisión

La tecnología de empuje vectorial representa un avance significativo en la propulsión submarina, lo que permite el control del movimiento tridimensional a través de la colocación estratégica de propulsores y algoritmos sofisticados. Esta capacidad resulta invaluable para operaciones submarinas complejas que requieren una navegación precisa.

Direcciones Futuras en la Propulsión Submarina

La evolución continua de los sistemas de propulsión submarina se centra en una mayor eficiencia, fiabilidad e inteligencia. Los desarrollos futuros incorporarán tecnologías de motor avanzadas, diseños de hélice optimizados y algoritmos de control más inteligentes. Las tecnologías emergentes como la propulsión por chorro de agua y la propulsión magnetohidrodinámica pueden ofrecer nuevas posibilidades para la robótica submarina.

El progreso en la tecnología de propulsión submarina avanzará significativamente la investigación marina, la exploración de recursos y el monitoreo ambiental, proporcionando herramientas poderosas para la exploración y utilización de los recursos oceánicos por parte de la humanidad.