Avaliar a integridade de estruturas construídas no fundo do mar, muitas vezes a centenas ou milhares de metros de profundidade, é um dos grandes desafios de companhias que atuam na exploração de petróleo e gás offshore. Uma inovação criada no país poderá ajudar nessa tarefa. Após três anos de trabalho, um grupo de pesquisadores da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), da Petrobras e do Instituto Norueguês de Geotecnia (NGI) apresentou um sistema que usa sensores para detectar deslocamentos, verticais e horizontais, e inclinações do terreno e de estruturas assentes no solo oceânico, e modems acústicos para transmissão dos dados coletados.
A principal inovação do dispositivo é a capacidade de obter e armazenar informações sobre as condições de poços de petróleo, tubulações, manifolds (conjunto de válvulas e acessórios que direcionam a produção de vários poços para um duto coletor), entre outros equipamentos, sem o uso de cabos para transmissão de dados. Dotado de baterias de longa vida útil, que podem durar de meses a anos, o sistema foi projetado para ser empregado a até 2 mil metros (m) de profundidade.
“A recuperação e o envio das informações serão feitos por meio de um modem que faz parte do sistema instalado no fundo do mar e se comunica por ondas acústicas com outro modem junto à superfície, em uma embarcação”, informa o engenheiro Fernando Danziger, líder da pesquisa e coordenador do Laboratório de Ensaios de Campo e Instrumentação do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-graduação e Pesquisa em Engenharia (Coppe), da UFRJ. Modems acústicos são aparelhos que convertem sinais digitais em ondas sonoras para comunicação e transmissão de dados em ambientes aquáticos.
Atualmente, a inspeção visual de sistemas submarinos usados pela indústria petrolífera é realizada por veículos remotamente operados (ROV). Trata-se de um método caro, que exige embarcações especiais e equipes qualificadas e oferece apenas um retrato pontual da condição do solo. O sistema desenvolvido, de acordo com a equipe de pesquisadores, permitirá fazer um monitoramento contínuo e com maior frequência de coleta de dados. O equipamento poderá ser adaptado no futuro para uso na averiguação da integridade de estruturas de ancoragem de turbinas eólicas em alto-mar.
O fundo dos oceanos é formado por estruturas geológicas similares às existentes a céu aberto, como encostas de inclinações variadas que rompem e escorregam, assim como solos que se deformam sob a ação de cargas das estruturas apoiadas no leito marinho. Movimentos, como recalques (deslocamento vertical para baixo) e inclinações de equipamentos instalados no terreno, podem comprometer a integridade das estruturas, com consequências na segurança, ambientais e econômicas.
“Assim como ocorre em situações onshore [em terra], é preciso monitorar essas ocorrências para detectar precocemente alterações que possam indicar riscos e impactar a infraestrutura de exploração de óleo e gás ou o perfeito funcionamento dos aerogeradores”, comenta o pesquisador.
A plataforma é composta por dois instrumentos principais, um inclinômetro e um medidor de falhas, ambos dotados de sensores (ver infográfico abaixo). Apoiado sobre uma estrutura submarina, o inclinômetro consegue detectar pequenas variações de ângulo em dois eixos perpendiculares do equipamento. “Ele permite monitorar como a estrutura gira em torno de seus eixos e, assim, avaliar se o comportamento do solo e da estrutura está condizente com as premissas adotadas no projeto”, conta o engenheiro Gustavo Domingos, membro da equipe responsável pela pesquisa, que também teve a participação dos engenheiros Diovana Della Flôra e João Henrique Guimarães.
O medidor de falhas, além de calcular as variações de ângulo, conta com um sensor que mede o afastamento relativo entre as partes A e B do equipamento apoiadas no solo – o medidor é formado por duas bases quadradas, localizadas em suas extremidades, conectadas por uma alça metálica móvel que, na sua extensão máxima, pode chegar a 1,5 m. “Se essas partes estiverem em lados opostos de uma falha no leito marinho em movimentação, por exemplo, poderemos entender a magnitude dos deslocamentos relativos e em qual direção eles estão acontecendo”, explica Domingos.
“Imagine se estivéssemos em um ancoradouro de barcos e colocássemos uma das partes do medidor de falhas fixada no cais, que não se move. E a outra parte estivesse num barco que se movimenta por causa da ação das ondas”, diz o pesquisador. “O medidor de falhas conseguiria identificar esses deslocamentos do barco, para cima e para baixo, além do movimento de afastamento ou de aproximação do ancoradouro.”
O sistema projetado pela UFRJ, Petrobras e NGI foi desenvolvido com tecnologias acessíveis, incluindo peças feitas em impressoras 3D e sensores que podem ser adaptados a diferentes necessidades. Baterias de longa duração alimentam os sensores, embarcados em uma cápsula estanque que também abriga o sistema de aquisição de dados e comunicação. De acordo com a equipe da UFRJ, os modems, da empresa inglesa Sonardyne, já são usados há vários anos nas bacias petrolíferas de Campos (RJ) e Santos (SP).
Luoman / Getty ImagesPlataformas de petróleo na baía de Guanabara: sistema foi projetado para garantir a segurança da exploração de óleo e gásLuoman / Getty Images
“Há no mundo sistemas semelhantes que atuam com a mesma forma de transmissão de dados sem cabos, via modems acústicos, mas visam ao monitoramento de temperatura, pressão e outros parâmetros. Com o objetivo de medir deslocamentos do leito do mar sob o ponto de vista geotécnico, creio que nosso projeto é pioneiro”, destaca Danziger.
As primeiras conversas com a Petrobras sobre o projeto ocorreram em 2018, mas o desenvolvimento da solução começou apenas em 2022 – adaptações do escopo para adequação orçamentária e paralisações por causa da pandemia de Covid-19 postergaram o início dos trabalhos. A tecnologia passou por testes de validação neste ano no Laboratório de Tecnologia Oceânica (LabOceano) da Coppe, referência em simulação de modelos que reproduzem as condições de ondas e correntes marinhas em embarcações e estruturas offshore.
“Como o fundo do tanque é composto por placas móveis separadas por juntas, foi possível instalar o medidor de falhas entre duas placas adjacentes e simular a movimentação delas, como se estivesse ocorrendo uma trinca no leito marinho. Com o inclinômetro, medimos pequenas variações de ângulo das placas”, informa Domingos.
“Ao combinar sensores de alta sensibilidade, transmissões acústicas de dados em tempo real e uma arquitetura modular que permite a customização para diferentes tipos de solo e profundidade, o sistema deverá representar um avanço significativo na forma como realizamos o monitoramento do fundo do mar”, avalia o engenheiro civil Marcos Massao Futai, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP), que não participou do estudo.
Segundo Futai, que estuda o comportamento de obras de infraestrutura e sua interação com o solo, a capacidade de medição contínua e automatizada da nova tecnologia é positiva para o setor offshore. “Além de viabilizar a análise de longo prazo do comportamento geotécnico do leito marinho, contribui para a integridade estrutural e a segurança da operação”, avalia. “Essa abordagem multidisciplinar, que une geotecnia, instrumentação, oceanografia e computação, torna a solução proposta inovadora.”
Os protótipos do medidor de falha e do inclinômetro com transmissão via modems acústicos, de acordo com a equipe, estão operacionais e prontos para serem instalados e utilizados pela Petrobras. O próximo passo é incorporar ferramentas de inteligência artificial na análise de dados, procurando trazer avanços no monitoramento geotécnico oceânico.
A reportagem acima foi publicada com o título “O fundo do mar sob vigia” na edição impressa nº 354 de agosto de 2025.
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