Jornal da USP
10/06/2022
Eduardo Aoun Tannuri, professor da Escola Politécnica da USP, e Tássia Biazon, pesquisadora da Cátedra Unesco para Sustentabilidade do Oceano
Afamosa frase Navigare necesse, vivere non est necesse, que significa “navegar é preciso, viver não é preciso”, teria sido dita pelo general romano Pompeu no século I a.C., a fim de estimular marinheiros a partirem com suas embarcações, apesar das grandes tormentas. Essa mensagem foi transmitida e ressignificada ao longo dos séculos por personagens célebres como Francisco Petrarca (1304-1374) e Fernando Pessoa (1888-1935). Inúmeras embarcações estão embaixo d’água, principalmente em regiões como no sul da China e no Triângulo das Bermudas. Mas, hoje, navegar é cada vez mais preciso, literalmente. E para isso, os navios e a navegação precisam ser cada vez mais seguros.
O navio é o meio de transporte marítimo mais importante. Sua história é tão antiga que se mistura com a da própria civilização humana — há registros desde o período Neolítico, cerca de 10.000 anos atrás. Os primeiros navios eram simples, em formato de canoa e usados na caça e pesca. Aos poucos, os navios evoluíram para formatos mais hidrodinâmicos, com maior volume para transporte e sistemas de direcionamento, o leme. A principal fonte de energia era humana, o remo, mas desde o princípio o vento contribuía. A orientação iniciou-se com as estrelas e depois com a bússola. Com o tempo e o desenvolvimento tecnológico, o transporte marítimo destacou-se, sobretudo com a evolução militar das grandes civilizações e impérios, impulsionando a descoberta de novos continentes e a maior integração entre povos.
Hoje, mais de 2 milhões de navios desempenham um papel fundamental na sociedade, já que realizam 80% do comércio internacional, transportando desde produtos a granel, como grãos e combustíveis, a conteinerizados, como roupas e eletrônicos. Mas além do transporte de mercadorias, os navios realizam a exploração de recursos oceânicos, como pesqueiros e minerais; auxiliam na instalação de cabos de comunicação entre os continentes; são fundamentais no transporte de pessoas em áreas interiores, como na região amazônica; e claro, movimentam a importantíssima indústria do turismo.
Se realizam tantas funções, os navios possuem particularidades. Um navio de carga tem uma tripulação de aproximadamente 20 pessoas, responsáveis pela navegação, manutenção das máquinas, supervisão da carga e outras atividades, chegando a ficar meses embarcados entre um porto e outro do planeta. Em geral, os navios de exploração possuem tripulações maiores, com 30 pessoas (navios de suporte), 70 pessoas (plataformas-navios) ou 150 pessoas (navios de perfuração de poços). E, embora as condições de trabalho sejam cada vez melhores (hotelaria, enfermarias, sistemas de comunicação via satélite e turnos de trabalho), o oceano é um lugar inóspito ao ser humano, oferecendo riscos e perigos. Além disso, mais de 65% dos acidentes na navegação são causados por fatores humanos.
Então, reduzir a dependência do controle humano nas operações significará aumentar a segurança. E para isso, por meio da tecnologia, que automatiza e reduz a mão de obra em diversas tarefas humanas, incluindo a navegação, muitos aspectos do trabalho a bordo estão se transformando. Logo, em um futuro não muito distante – quiçá uns dez anos –, navios atravessarão o oceano com nenhum, ou pouquíssimos, tripulantes.
Navegar, definir a rota, governar o navio, manter a velocidade ideal, desviar de obstáculos (tempestades, pontos fixos ou embarcações) – essas são tarefas realizadas pelos oficiais de navegação, chefiados pelo comandante da embarcação, com a inspeção visual constante e o amplo auxílio de equipamentos eletrônicos, radares, sensores de rumo, estações meteorológicas e sistema de posicionamento por satélites (GPS). Mas toda operação é feita dentro do navio, com a supervisão permanente dos oficiais, que trabalham em turnos, mesmo que muitas atividades já sejam automatizadas. Por exemplo, com o piloto automático, define-se a trajetória e o leme do navio é controlado para que o caminho se mantenha o mais correto possível.
Há dois níveis de automação em fase de estudos e protótipos pela indústria naval. O primeiro é a navegação remota, em que os oficiais navegam a partir de uma estação em terra. O desafio aqui é a comunicação entre o navio e a estação de controle ser confiável, segura, redundante e rápida. Para isso, há uma via de mão dupla: são emitidas informações do navio para a estação (e.g., imagens do radar, sensores de navegação) e da estação para o navio (e.g., ordem de leme e propulsor). Testes no Japão foram realizados com rebocadores (embarcações que auxiliam a manobra de grandes navios), em distâncias de 400 km, por comunicação via satélite com resultados promissores.
O segundo é a navegação totalmente autônoma, sem intervenção humana a bordo ou remotamente. Nesse caso, as tarefas mais complexas realizadas pelos oficiais, como identificar obstáculos com o radar ou a inspeção visual, evitar colisões e promover alterações de rota devido ao mau tempo, serão realizadas por algoritmos computacionais, muitos deles baseados em Inteligência Artificial. O objetivo é levar um navio de um porto a outro de forma segura, otimizar a rota constantemente e aproveitar as correntes e os ventos — tudo em conformidade com as regras de navegação.
Para ambos os níveis de operações autônomas, é fundamental o desenvolvimento de um sistema de consciência situacional da embarcação, que permite ter uma compreensão do ambiente ao seu redor e seu estado operacional. Essa consciência é obtida com a combinação de dados de diversas fontes (e.g., radares, lasers, câmeras, GPS, sensores inerciais e sensores ambientais), que permitem construir precisa e digitalmente o ambiente. Mas há desafios, como integrar os equipamentos e manter a segurança digital, já que o risco de invasões hackers é iminente nessas situações.
Outro trabalho a bordo que deverá ser mais automatizado é a manutenção de máquinas. O motor de um navio a combustão é do tamanho de um galpão, com uma potência de até 200 vezes a de um automóvel, além de complexas máquinas para dar suporte, como bombas, compressores, sistemas de refrigeração e lubrificação. Há uma equipe dedicada aos cuidados desses equipamentos, liderada pelo Chefe de Máquinas, o 2° na hierarquia de comando do navio. Embora a automação já esteja presente, algumas atividades ainda demandam intervenção humana, como inspeções, lubrificação, ajustes mecânicos e troca de componentes desgastados. Assim, há uma tendência dos navios autônomos serem movidos a eletricidade, com manutenção mais simples do que os a combustão. O gargalo é o desenvolvimento de baterias com boa capacidade de armazenamento de energia e rápido processo de carregamento nos portos.
Um exemplo de investimentos nessa área vem de empresas de exploração de óleo e gás e de recursos renováveis do oceano (energia dos ventos, ondas, térmicas e marés). Desde 2018, existe uma experiência piloto no Mar do Norte, em Osemberg, operada pela empresa norueguesa Equinor. No Brasil, as plataformas do pré-sal, que ficam a 300 km do continente, dificultam a manutenção da tripulação. Uma saída são plataformas “hotéis” (flotel), junto às plataformas de produção.
Por causa dos riscos e custos de testar navios no mar, a simulação é uma parte crítica do desenvolvimento de soluções de navegação e operação autônoma ou remota. Os simuladores computacionais permitem treinar os operadores e testar os algoritmos de navegação autônoma em situações diversas do ambiente marinho, como de tráfego. A USP possui um Centro de Simulações de Manobras de Navios, no laboratório Tanque de Provas Numérico TPN-USP, onde são desenvolvidas pesquisas relevantes para a nova geração de navios.
Com esses desenvolvimentos tecnológicos teremos condições não só de tornar o transporte marítimo mais seguro, mas também mais sustentável, considerando o uso de combustíveis fósseis. Há outros desafios para a navegação marítima, como a poluição (e.g., descarte de lixo no mar e tintas tóxicas utilizadas nos cascos para evitar incrustações) e a transferência de espécies exóticas de um lugar para outro — temas que estão na mira de pesquisadores e organismos nacionais e internacionais para, efetivamente, navegarmos para o futuro.
[1] Imagem: OpenClipart-Vectors / Pixabay.
Como citar este texto: Jornal da USP. Os navios do futuro. Texto de Eduardo Aoun Tannuri e Tássia Biazon. Saense. https://saense.com.br/2022/06/os-navios-do-futuro/. Publicado em 10 de junho (2022).
