¿Cuánto duran las baterías de los drones submarinos? Tiempo de ejecución del ROV explicado por tipo de misión

Los drones submarinos que funcionan con baterías pueden funcionar durante varias horas por carga, pero no existe un tiempo de ejecución único que se aplique a cada ROV o a cada misión. Las especificaciones actuales del fabricante muestran cuán amplia puede ser la diferencia: QYSEA califica el FIFISH V-EVO por hasta cuatro horas en vuelo estacionario, pero aproximadamente una hora en movilidad total, mientras que Blue Robotics califica el BlueROV2 en aproximadamente dos horas de uso normal y cuatro horas de uso ligero con su configuración de batería especificada.

La razón es simple: las baterías de drones submarinos suministran una carga de energía variable, no fija. Un vehículo que filma lentamente en aguas tranquilas tiene un perfil de energía muy diferente al del mismo tipo de ROV que se mantiene en posición contra la corriente, ejecuta un sonar o opera un manipulador.

Por lo tanto, para los operadores y desarrolladores de ROV, la pregunta útil no es sólo “¿Cuántas horas dura la batería?” Es “¿Cuánta energía utilizable requiere esta misión? ¿Puede la batería entregar de manera segura tanto la potencia promedio como la máxima que necesita el vehículo?”

¿Cuánto duran las baterías de drones submarinos en uso en el mundo real?

La mayoría de los ROV compactos que funcionan con baterías están diseñados para funcionar durante varias horas, pero las cifras de tiempo de funcionamiento publicadas sólo son significativas cuando también se conocen las condiciones de funcionamiento. Un fabricante puede especificar uso normal, uso ligero, vuelo estacionario, movimiento completo u otro perfil de servicio, y esas cifras no deben tratarse como intercambiables.

Por ejemplo, tres especificaciones actuales de ROV ilustran la gama:

ROV	Tiempo de ejecución de la batería publicado	Contexto operativo
QYSEA FISH V-EVO	Hasta 4 horas	Aproximadamente 4 horas flotando; aproximadamente 1 hora de movilidad completa
Robótica azul BlueROV2	Aproximadamente 2 horas de uso normal	Aproximadamente 4 horas con uso ligero
Blueye con batería de alta capacidad de 216 Wh	Hasta 5 horas	Tiempo de ejecución normal; varía según el uso y la configuración del equipo

Estas cifras provienen de los respectivos fabricantes y demuestran por qué una sola etiqueta de “ROV de cuatro horas” puede ocultar diferencias importantes en la resistencia real de la misión.

Tiempo de ejecución nominal versus tiempo de inmersión real

El tiempo de ejecución nominal generalmente se mide bajo un perfil operativo definido. El tiempo de inmersión real incluye todo lo que debe hacer el vehículo desde el lanzamiento hasta la recuperación.

Una misión práctica puede incluir:

• descenso al lugar de trabajo;
• tránsito desde el punto de lanzamiento hasta el objetivo;
• inspección, filmación, medición o intervención;
• mantenerse en posición mientras se recopilan datos;
• reposicionamiento entre puntos de inspección;
• ascenso y recuperación;
• una reserva de energía para retrasos o cambios de condiciones.

Pensar en las fases de la misión es especialmente útil porque la fase de ejecución de la tarea puede consumir energía de manera muy diferente que el descenso o el tránsito lento. Su segunda referencia separa de manera similar el despliegue, el tránsito, la ejecución de tareas y la recuperación al considerar la resistencia práctica de la misión.

Por lo tanto, a un ROV que necesita 90 minutos para la inspección real no se le debe especificar exactamente 90 minutos de tiempo de funcionamiento teórico de la batería. La capacidad de la batería debe soportar el perfil de implementación completo y la reserva requerida del proyecto.

Por qué dos ROV similares pueden tener una resistencia muy diferente

Los vatios-hora de la batería son importantes, pero son sólo una parte del tiempo de ejecución.

Dos ROV que lleven baterías con capacidad de energía similar aún pueden consumir esa energía a ritmos diferentes debido a:

• tamaño del vehículo y resistencia hidrodinámica;
• número, diseño y eficiencia de los propulsores;
• velocidad de funcionamiento;
• diámetro de la correa y longitud desplegada;
• flotabilidad y trimado;
• masa de carga útil y resistencia;
• salida de iluminación;
• equipos de sonar y navegación;
• procesadores integrados;
• manipuladores u otras herramientas eléctricas.

La arquitectura del ROV es importante porque la configuración del propulsor determina cómo se mueve el vehículo y mantiene su posición, mientras que la propia correa introduce resistencia al sistema. Su referencia de Deep Trekker también identifica la configuración del propulsor como fundamental para la propulsión e identifica la atadura con flotabilidad neutral como una forma de reducir la resistencia de la corriente.

Es por eso que las baterías de drones submarinos deben evaluarse con respecto al presupuesto de energía real del vehículo en lugar de comparar únicamente las clasificaciones de amperios-hora.

Tiempo de ejecución del ROV por tipo de misión

El tipo de misión es uno de los predictores más sólidos de la demanda de baterías en el mundo real. El mismo ROV puede funcionar de manera eficiente durante una inspección visual lenta y consumir considerablemente más energía cuando se le pide que viaje rápidamente, luche contra la corriente o utilice múltiples accesorios a la vez.

Tipo de misión	Demanda de energía típica	Cargas de la batería principal	Implicación en tiempo de ejecución
Inspección visual lenta	Bajo a moderado	Propulsores, cámara, luces.	A menudo más cercano al tiempo de ejecución normal o de uso ligero
Mantenimiento de estación en aguas tranquilas	Bajo a moderado	Propulsores de control de posición, cámara.	Eficiente si la flotabilidad y el asiento están bien ajustados.
Mantenimiento de estación en corriente	Moderado a alto	Corrección continua del propulsor	El tiempo de ejecución puede caer sustancialmente
Búsqueda y tránsito de área amplia	Moderado a alto	Propulsión sostenida, luces, navegación.	Mayor demanda de energía promedio
Inspección de sonda	Moderado a alto	Propulsores, sonar, computadora, cámara.	Las cargas auxiliares aumentan la demanda de propulsión
Trabajo de manipulador	Variable a alta	Propulsores, manipulador, luces, sensores.	El perfil de potencia depende en gran medida del ciclo de trabajo de la herramienta

La tabla es intencionalmente cualitativa. Dar un número fijo de horas para cada misión sin conocer el ROV, la corriente, la carga útil, la velocidad y la batería crearía una precisión falsa.

Inspección visual, filmación y mantenimiento de estaciones

La inspección visual lenta puede ser relativamente eficiente desde el punto de vista energético cuando el ROV está correctamente equilibrado y funciona en condiciones suaves.

Un estudio de casco, una inspección de tanques, una verificación de acuicultura o una tarea de video de corto alcance pueden implicar movimientos lentos seguidos de períodos de flotación. Durante estas fases, la demanda de propulsión puede seguir siendo menor que durante el tránsito continuo a alta velocidad.

El QYSEA FIFISH V-EVO proporciona un útil ejemplo publicado de esta diferencia: su especificación separa aproximadamente cuatro horas de vuelo estacionario de aproximadamente una hora en plena movilidad. El vehículo y la batería no han cambiado; tiene el ciclo de trabajo de la propulsión.

El mantenimiento de la estación se convierte en un problema energético diferente cuando aumenta la corriente. En lugar de hacer correcciones ocasionales, es posible que los propulsores necesiten proporcionar fuerza continua simplemente para mantener la cámara o el sonar apuntando al objetivo.

Búsqueda, tránsito y misiones con mucha corriente

Los patrones de búsqueda y los largos tramos de tránsito ponen más énfasis en la propulsión.

El efecto se vuelve más fuerte cuando el vehículo funciona en ríos, zonas de mareas, puertos o entornos marinos. El agua actúa tanto sobre el ROV como sobre su correa, por lo que una corriente más alta puede requerir un empuje sostenido incluso cuando la velocidad del vehículo sobre el fondo es modesta.

La gestión de Tether es importante aquí. Una correa más larga o de mayor diámetro presenta más área para el agua en movimiento, lo que aumenta la carga que debe superar el vehículo. Los usuarios reales de ROV plantean repetidamente la corriente y la resistencia de las correas como preocupaciones prácticas, particularmente cuando operan alrededor de restos de naufragios o a una mayor distancia horizontal.

Esta es la razón por la que un fabricante de baterías o el integrador ROV necesita más que el “tiempo de ejecución” deseado de “cuatro horas”. La velocidad actual, la configuración de la correa, la distancia de tránsito y el funcionamiento esperado del propulsor son datos de ingeniería.

Operaciones de sonar, manipulador y multisensor

Un ROV no gasta toda su energía en moverse.

Las cámaras, las luces LED, el sonar, la electrónica de navegación, las computadoras de a bordo, el hardware de comunicaciones y los manipuladores crean cargas eléctricas auxiliares. En una plataforma de inspección con muchos sensores, estas cargas pueden permanecer activas durante gran parte de la misión.

El sonar se vuelve especialmente valioso en aguas turbias o de baja visibilidad, donde las imágenes ópticas por sí solas pueden no proporcionar datos utilizables de navegación o inspección. Las plataformas ROV modernas también pueden combinar sonda con DVL, posicionamiento USBL, sensores inerciales y procesamiento a bordo. Su primera referencia describe el sonar, el posicionamiento, las cámaras, la iluminación y la navegación como partes integradas de las operaciones profesionales de ROV.

Por lo tanto, el cálculo correcto utiliza la potencia media total de la misión, no sólo la potencia del propulsor.

Plataformas de baterías MANLY para baterías personalizadas de drones submarinos

MANLY Battery ofrece plataformas LiFePO4 que pueden servir como puntos de partida eléctricos al desarrollar baterías personalizadas para drones submarinos. La especificación final del paquete aún debe coincidir con el voltaje del ROV, la carga promedio y máxima, el compartimiento de la batería, los requisitos del BMS, el diseño ambiental y la arquitectura de carga.

Una distinción importante es la calificación del recinto. Las baterías del catálogo de MANLY pueden tener especificaciones de carcasa IP65 o IP67, pero una clasificación IP según IEC 60529 es una clasificación de protección de ingreso; no es en sí mismo una clasificación de presión-profundidad submarina. Una batería destinada a un ROV debe instalarse dentro de un sistema validado para los requisitos reales de presión y profundidad del vehículo o diseñarse como parte de él.

Batería MANLY LiFePO4 de 24 V y 20 Ah: plataforma de referencia de 512 Wh

La batería LiFePO4 MANLY de 24 V y 20 Ah utiliza una configuración nominal de 25,6 V con una capacidad nominal de 20 Ah, lo que proporciona 512 Wh de energía nominal almacenada.

Su especificación eléctrica publicada incluye:

• tensión nominal de 25,6 V;
• Capacidad nominal de 20 Ah;
• energía de 512 Wh;
• Descarga continua máxima de 20 A;
• Protección BMS contra sobrecarga, sobredescarga, sobrecorriente, sobretensión, cortocircuito y sobretemperatura;
• Clasificación de envolvente IP67.

Para un proyecto ROV compacto de 24 V, 512 Wh proporciona una referencia de ingeniería útil cuando el requisito de corriente continua del vehículo permanece dentro de los límites configurados de la batería.

El valor de la cifra de 512Wh no es que garantice un número determinado de horas de inmersión. Le brinda al equipo de ingeniería un presupuesto de energía definido que se puede comparar con la potencia promedio medida o estimada del ROV.

Por ejemplo, una hipotético Un ROV con un promedio de 200 W tendría un cálculo de energía teórico simple de:

512Wh ÷ 200W = 2,56 horas

Ese no es un tiempo de ejecución de campo prometido. El tiempo de uso real también dependerá de los límites del BMS, la temperatura de funcionamiento, el estado de la batería, el ciclo de trabajo real, los requisitos de reserva y la eficiencia eléctrica del vehículo.

Batería de robot MANLY de 24 V y 50 Ah: plataforma de mayor capacidad de 1280 Wh

La batería para robot MANLY de 24 V y 50 Ah es una plataforma LiFePO4 diseñada para aplicaciones robóticas donde se requiere más energía a bordo y mayor capacidad de corriente.

Su especificación publicada incluye:

• voltaje nominal real de la batería de 25,6 V;
• capacidad de 50 Ah;
• 1.280 Wh de energía;
• Descarga continua máxima de 50 A;
• Descarga máxima de 100 A durante 1 a 3 segundos;
• especificación de carcasa IP65;
• comunicación opcional RS485, RS232 o CANBus;
• dimensiones personalizables;
• vivienda personalizable;
• Cables y conectores personalizables.

Para un desarrollador de ROV, la importancia de las clasificaciones de 50 A continuos y 100 A de corta duración es diferente de la importancia de la capacidad de 1280 Wh.

La capacidad energética determina cuánta energía se almacena. La capacidad actual determina si la batería puede suministrar la carga demandada en un momento particular.

Un ROV con una batería grande aún puede tener un sistema de energía inadecuado si el BMS, las celdas, el cableado, el conector o la arquitectura de fusibles no pueden soportar la corriente requerida.

Paquetes de baterías personalizados para requisitos de voltaje, corriente y tiempo de ejecución del ROV

una costumbre batería ROV debe comenzar con las especificaciones del vehículo en lugar de con el tamaño de batería del catálogo.

Antes de desarrollar baterías para drones submarinos, los aportes de ingeniería útiles incluyen:

• voltaje de funcionamiento nominal y permitido;
• duración de la misión objetivo;
• potencia media medida o estimada;
• corriente continua máxima;
• corriente máxima de corta duración;
• configuración del propulsor;
• carga de equipos auxiliares;
• dimensiones y peso máximos de la batería;
• requisitos de conectores y cables;
• Umbrales de protección BMS;
• comunicación de batería requerida;
• estrategia de carga;
• rango de temperatura;
• Requisitos mecánicos y ambientales.

MANLY puede personalizar el voltaje, la capacidad, las dimensiones, la corriente de carga y descarga del BMS, los conectores, las carcasas y el cableado de la batería del robot. Las configuraciones de robot seleccionadas también admiten comunicaciones CAN Bus, RS485 y RS232.

La comunicación puede ser importante cuando el controlador del vehículo necesita información sobre el estado de carga, voltaje, corriente, temperatura, alarmas o carga. El protocolo exacto todavía tiene que coincidir con el controlador ROV; tener una interfaz física CAN o RS485 no hace que dos dispositivos sean interoperables automáticamente.

Por lo tanto, para un proyecto OEM, un fabricante de baterías debe tratar las celdas, el BMS, la interfaz del controlador, el cableado, el sistema de carga y el gabinete mecánico como una arquitectura de energía integrada.

¿Qué reduce el tiempo de funcionamiento de la batería de los drones submarinos?

La demanda de propulsores suele ser la variable más importante en el tiempo de funcionamiento de los drones submarinos, pero no es la única. La corriente, la resistencia de la correa, las cargas útiles, la iluminación, el sonar, el equilibrio del vehículo, la temperatura y la técnica operativa pueden cambiar el consumo medio de energía.

Carga del propulsor, velocidad, corriente y arrastre de correa

La potencia de propulsión cambia continuamente.

Las maniobras lentas pueden requerir sólo una fracción del empuje disponible. El movimiento sostenido a alta velocidad o mantener la posición contra la corriente requiere que los propulsores trabajen mucho más.

Blue Robotics ilustra esta diferencia directamente en su especificación de tiempo de ejecución BlueROV2: aproximadamente dos horas en uso normal en comparación con aproximadamente cuatro horas en uso ligero. En discusiones técnicas sobre los cálculos de potencia del ROV, Blue Robotics también señala que asumir que cada propulsor funciona continuamente a su máxima potencia no representa una operación típica.

El arrastre de la correa agrega otra carga externa. Una correa más desplegada significa más cable expuesto al agua en movimiento, por lo que el diámetro de la correa, la flotabilidad, la ruta y la dirección de la corriente pueden afectar la propulsión necesaria para mantener la posición.

Luces, sondas, cámaras y manipuladores

Los equipos auxiliares consumen parte del mismo presupuesto energético.

Un ROV de observación básico puede ejecutar una cámara, un controlador, hardware de comunicaciones e iluminación moderada. Una plataforma de inspección profesional puede agregar un sonar de imágenes, sensores de posicionamiento, luces adicionales, computación a bordo y un manipulador.

Por tanto, el modelo de potencia correcto es:

Potencia media de la misión = carga de propulsión + electrónica + sensores + iluminación + herramientas + pérdidas de conversión

No todos los dispositivos funcionan a la máxima potencia todo el tiempo, por lo que usar el ciclo de trabajo es más realista que sumar todos los máximos de la placa de identificación.

Por ejemplo, un manipulador puede consumir una cantidad considerable de energía cuando se mueve, pero casi ninguna cuando está inactivo. Las luces pueden funcionar continuamente durante una inspección en aguas oscuras. Los dispositivos electrónicos de navegación y sonda pueden permanecer encendidos durante toda la inmersión.

Ese patrón operativo es lo que convierte una lista de componentes en un requisito de batería realista.

Temperatura del agua, flotabilidad y ajuste del vehículo

La eficiencia de la batería y del vehículo también depende de las condiciones físicas de funcionamiento.

La temperatura puede afectar el rendimiento de la batería de litio, particularmente cuando las condiciones se alejan del rango operativo preferido de las celdas. Por lo tanto, la selección de la batería debe basarse en el entorno térmico real y no únicamente en la capacidad a temperatura ambiente.

El equilibrio del vehículo es igualmente importante. Un ROV bien equipado que tiene una flotabilidad cercana a la neutral no tiene que gastar tanta energía de propulsión corrigiendo continuamente la profundidad o la actitud.

Blue Robotics recomienda específicamente configurar el BlueROV2 cerca de una flotabilidad neutra para la duración y el manejo de la batería; un vehículo que es excesivamente positivo o negativo debe utilizar más empuje para mantener la profundidad.

La profundidad en sí no debe tratarse como una simple relación de “más profundidad equivale a un consumo de batería más rápido”. Los factores más relevantes son la energía requerida para el descenso y el ascenso, el comportamiento de la correa, los requisitos del sistema de presión, la corriente a la profundidad de trabajo y cuánto tiempo debe viajar el ROV antes de llegar al área de tarea.

Cómo calcular el tiempo de ejecución del ROV a partir de la capacidad de la batería y el consumo de energía

El cálculo teórico básico es sencillo:

Tiempo de funcionamiento (horas) = energía utilizable de la batería (Wh) ÷ potencia promedio del ROV (W)

La parte difícil es determinar la energía utilizable realista y la potencia promedio de la misión.

Convertir voltaje y amperios-hora en vatios-hora

Los amperios-hora por sí solos no indican cuánta energía almacena una batería.

Uso:

Vatios-hora (Wh) = voltaje nominal (V) × amperios-hora (Ah)

Por ejemplo:

• 25,6 V × 20 Ah = 512 Wh
• 25,6 V × 50 Ah = 1280 Wh

Esta es la razón por la que los vatios-hora son más útiles que los amperios-hora cuando se comparan baterías con diferentes voltajes.

Una batería de 20 Ah a un voltaje no contiene la misma energía que una batería de 20 Ah a otro voltaje.

Calcule la potencia promedio de la misión, no solo la potencia máxima

La potencia máxima responde a una pregunta de ingeniería: ¿Puede la batería soportar con seguridad la carga más alta esperada?

La potencia media responde a otra: ¿Qué tan rápido se consumirá la energía almacenada?

Ambos importan.

Supongamos que un ROV tiene seis u ocho propulsores. Agregar la potencia eléctrica máxima de cada propulsor y asumir que la carga total persiste durante toda la inmersión normalmente exagerará el consumo de energía de la misión. Por el contrario, dimensionar la batería únicamente para navegar en aguas tranquilas puede subestimar lo que la batería debe suministrar durante maniobras con mucha corriente.

La guía técnica de Blue Robotics hace la misma distinción: la duración real de la batería depende en gran medida de la agresividad con la que opera el vehículo, y todos los propulsores funcionando a máxima potencia simultáneamente no es una condición continua típica.

Una hoja de trabajo de ingeniería más útil se ve así:

Carga	Potencia media	Tiempo o ciclo de trabajo	Misión Energía
Propulsores	Medido/estimado	Dependiente de la misión	W × horas
cámara y control	Medido/estimado	Generalmente continuo	W × horas
Luces	Medido/estimado	Según sea necesario	W × horas
Soñar	Medido/estimado	Según sea necesario	W × horas
Manipulador	Medido/estimado	Intermitente	W × horas
Otras cargas útiles	Medido/estimado	Dependiente de la misión	W × horas

Agregue los vatios-hora esperados para cada carga para crear un presupuesto de energía de la misión.

Agregar reserva operativa y validar con datos de campo

El tiempo de ejecución calculado no debe considerarse como el punto en el que se espera que la batería se agote.

La reserva requerida depende del vehículo, el riesgo de la misión, el método de recuperación, los límites del BMS, la incertidumbre ambiental y los procedimientos del operador. Un vehículo que inspecciona un tanque al lado de una plataforma de acceso tiene un perfil de recuperación diferente al de un ROV marino que opera a una distancia sustancial de su punto de lanzamiento.

Después del despliegue del prototipo, los datos medidos deberían reemplazar las suposiciones siempre que sea posible.

Los registros útiles incluyen:

• corriente promedio;
• corriente máxima;
• voltaje de la batería;
• duración de la misión;
• estado de carga inicial y final;
• temperatura del agua;
• condiciones actuales;
• longitud de la correa desplegada;
• configuración de carga útil;
• fase de misión.

Varias inmersiones en condiciones representativas pueden producir un perfil de energía mucho más útil que un tiempo de ejecución estimado basado únicamente en las especificaciones del catálogo.

Ese perfil medido también brinda al fabricante de baterías una base más sólida para decidir si es apropiada una capacidad adicional, una capacidad actual diferente, configuraciones BMS revisadas u otra arquitectura de paquete.

Elección de baterías de drones submarinos para su misión ROV

La batería adecuada para drones submarinos no es simplemente el paquete con la mayor clasificación de Ah. La compatibilidad de voltaje, los vatios-hora, la corriente continua, la corriente máxima, el comportamiento del BMS, el tamaño, el peso, la carga, la comunicación y la integración del sistema de presión deben trabajar juntos.

¿Li-ion, LiPo o LiFePO4?

No existe una única química del litio que se adapte a todos los ROV.

Los sistemas comerciales ROV ya demuestran esta diversidad. Blue Robotics ofrece enfoques de baterías de iones de litio y de polímero de litio para el BlueROV2, mientras que las plataformas robóticas de MANLY utilizan LiFePO4.

La selección debe basarse en la aplicación:

Iones de litio:
A menudo se considera donde es importante un almacenamiento de alta energía en relación con la masa y el volumen del paquete. Las características exactas de energía y descarga dependen de la química y la construcción de la celda.

Lithium-polymer:
Común en sistemas que requieren embalaje compacto y alta capacidad de descarga. El diseño del paquete, los controles de carga, la protección mecánica y la gestión térmica deben coincidir con la aplicación.

LiFePO4:
Muy adecuado para muchos sistemas industriales donde el ciclo de vida, la capacidad energética y el comportamiento térmico son prioridades de diseño importantes. La investigación comparativa publicada sobre baterías muestra diferencias significativas dependientes de la química en la respuesta térmica, lo que refuerza la necesidad de elegir la química como parte del diseño del sistema en lugar de solo por la capacidad.

MANLY Battery utiliza LiFePO4 en sus plataformas actuales de baterías de robots, incluidas las configuraciones de 24 V 20 Ah y 24 V 50 Ah mencionadas anteriormente.

Voltaje, corriente continua, corriente pico y BMS

Una batería de litio para un ROV debe satisfacer varias limitaciones eléctricas simultáneamente.

Voltaje debe coincidir con el rango eléctrico permitido del vehículo.

Corriente continua debe cubrir cargas auxiliares y de propulsión sostenidas sin exceder los límites de la batería, BMS, cableado o conector.

Corriente máxima debe adaptarse a aumentos de carga breves, como maniobras rápidas o demanda simultánea de propulsores, cuando la arquitectura del ROV lo permita.

El BMS deben proteger las celdas sin dejar de ser compatibles con el funcionamiento normal del vehículo. La protección contra sobrecorriente que se dispara por debajo de un pico de propulsión legítimo, por ejemplo, interrumpiría la misión incluso si la batería almacena mucha energía.

Para los sistemas conectados, los requisitos de comunicación pueden incluir estado de carga, voltaje, corriente, temperatura, advertencias y coordinación del cargador. Estas funciones deben definirse antes de finalizar un paquete personalizado en lugar de agregarse después de que ya se haya diseñado la electrónica del ROV.

Cambios de baterías, energía de superficie y logística de campo

La capacidad de misiones prolongadas no siempre requiere una batería a bordo muy grande.

Hay tres opciones de arquitectura comunes:

1. Más energía a bordo durante intervalos más largos entre recuperaciones.
2. Baterías intercambiables para que un vehículo pueda volver al servicio rápidamente.
3. Poder de superficie cuando el funcionamiento continuo es más importante que la energía a bordo completamente autónoma.

Blue Robotics, por ejemplo, especifica que su batería BlueROV2 se puede cambiar en unos 30 segundos y también admite una arquitectura de energía de superficie separada para un funcionamiento continuo.

La energía de superficie cambia fundamentalmente el problema energético. En lugar de transportar toda la energía de la misión a bordo, la energía eléctrica viaja a través de la correa desde la superficie. Esto elimina el límite normal de duración de la batería a bordo, aunque la duración real del despliegue aún depende de las capacidades del equipo, las operaciones de la tripulación, el mantenimiento, la gestión de las correas y la fuente de energía de la superficie.

Las preguntas sobre la energía a bordo versus la energía de superficie también aparecen repetidamente en las comunidades de usuarios de ROV, particularmente entre los constructores que intentan equilibrar las pérdidas de las correas, el peso del vehículo, la demanda actual y la resistencia.

La segunda referencia que proporcionó alcanza la misma distinción útil: los ROV alimentados por baterías y los de superficie tienen modelos de resistencia fundamentalmente diferentes.

Por lo tanto, para trabajos de campo repetidos, el tiempo de funcionamiento puede depender tanto del intercambio de paquetes, la logística de carga y la planificación de baterías de repuesto como del tiempo de funcionamiento de una batería.

Preguntas frecuentes sobre baterías de drones submarinos

¿Una batería más grande siempre proporciona mayor tiempo de funcionamiento al ROV?

Más vatios-hora generalmente proporcionan más energía almacenada, pero una batería más grande no produce automáticamente un aumento proporcional en el tiempo de funcionamiento del ROV. El paquete agregado puede cambiar el peso, la flotabilidad, las dimensiones y el acabado del vehículo, mientras que la batería aún debe cumplir con los requisitos de voltaje y corriente. Comparar ¿Por qué?, no Ah solo, y evalúe el presupuesto de energía completo de la misión. Para las baterías personalizadas de drones submarinos, la integración mecánica debe considerarse al mismo tiempo que la capacidad eléctrica.

¿Puede un dron submarino funcionar continuamente desde la energía de la superficie?

Sí. Un ROV conectado correctamente diseñado puede recibir energía eléctrica de un suministro superior en lugar de depender únicamente de una batería a bordo. Blue Robotics ofrece una configuración de potencia de superficie para el funcionamiento continuo de BlueROV2.

El sistema requiere más que conectar un cable de carga al vehículo. El tamaño del conductor de amarre, el voltaje de transmisión, la caída de voltaje, la electrónica de conversión, la protección eléctrica, los conectores submarinos y la arquitectura de energía del ROV deben diseñarse para la carga requerida.

¿Cuánto tiempo dura la batería de un dron submarino antes de ser reemplazada?

El tiempo de ejecución por carga y la vida útil de la batería son especificaciones diferentes. El tiempo de ejecución describe cuánto tiempo puede funcionar una misión antes de recargarse; La vida útil describe cómo la batería retiene la capacidad utilizable durante ciclos repetidos de carga y descarga y envejecimiento calendario.

El ciclo de vida depende de la química de la celda, la profundidad de descarga, la temperatura, las condiciones de carga, la demanda actual, el estado de almacenamiento y el criterio de fin de vida útil del fabricante. La especificación actual LiFePO4 de 24 V y 20 Ah de MANLY establece 6000 ciclos a una profundidad de descarga de 80% en las condiciones especificadas.

El estado de la batería aún debe evaluarse en comparación con la aplicación real en lugar de asumir que cada paquete de campo reproducirá una cifra de ciclo de catálogo.

¿Es la capacidad de vatios-hora más útil que los amperios-hora para un ROV?

Sí, al comparar baterías con diferentes voltajes. Los vatios-hora representan energía almacenada porque combinan voltaje y capacidad en amperios-hora:

Wh = V × Ah

Un paquete de 25,6 V y 20 Ah almacena 512 Wh, mientras que un paquete de 25,6 V y 50 Ah almacena 1280 Wh. Los amperios-hora por sí solos no pueden mostrar esa diferencia cuando cambia el voltaje. Luego, las clasificaciones actuales deben verificarse por separado porque los vatios-hora describen la capacidad de energía, no la cantidad de corriente que el paquete puede entregar de manera segura a la vez.

¿Qué información debo darle al fabricante de baterías para una batería ROV personalizada?

Comience con el voltaje nominal del ROV, el rango de voltaje permitido, la duración deseada de la misión, la potencia promedio medida, la corriente continua y máxima, las dimensiones del espacio de la batería, los límites de peso, el conector, el método de carga, el rango de temperatura, los requisitos de BMS y el protocolo de comunicación.

Describa también la misión: inspección visual, mantenimiento de posición de alta corriente, estudio de sonar, manipulación u otro perfil de servicio. Estos detalles permiten al fabricante de baterías traducir el tiempo de ejecución requerido en requisitos de energía, corriente, BMS, mecánicos y de integración en lugar de seleccionar un paquete solo con capacidad en Ah.

Conclusión

La útil respuesta a “¿Cuánto duran las baterías de los drones submarinos?” No es un solo número. Las especificaciones de ROV publicadas ya muestran que un vehículo puede ofrecer tiempos de ejecución muy diferentes dependiendo de si está en vuelo estacionario, navegando ligeramente o operando con una alta demanda de propulsión.

Para la inspección visual y la observación lenta, las maniobras eficientes y la flotabilidad neutral pueden ayudar a mantener la potencia promedio relativamente baja. Los patrones de búsqueda, el tránsito sostenido, el mantenimiento de estaciones con mucha corriente, el sonar, los manipuladores y otras cargas útiles aumentan los requisitos de energía de la misión.

Comience con vatios-hora para establecer la energía almacenada, luego verifique el voltaje, la corriente continua, la corriente máxima, el comportamiento del BMS, los requisitos ambientales y el ciclo de trabajo completo de la misión.

Para el desarrollo de ROV OEM, la batería LiFePO4 de 24 V, 20 Ah, 512 Wh y la batería de robot de 24 V, 50 Ah, 1280 Wh de MANLY Battery proporcionan dos plataformas de referencia eléctrica existentes. MANLY también puede desarrollar configuraciones de batería personalizadas en función del voltaje, la capacidad, la corriente, el BMS, la comunicación, el conector, el cableado y los requisitos mecánicos del proyecto. Luego, el sistema de energía submarino final debe diseñarse y validarse para la profundidad operativa real, el recinto, la carga útil y el perfil de misión del ROV.

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