Máster en Drones y Aéreos para Inspección Naval

1.1. Introducción a la robótica submarina: historia, clasificación (ROVs, AUVs, Gliders, HROVs) y estado del arte

1.2. Física del medio marino: presión hidrostática, densidad del agua de mar, salinidad, temperatura y su variación con la profundidad

1.3. Hidrodinámica subacuática: empuje de flotabilidad, principio de Arquímedes, resistencia al avance y coeficientes de arrastre

1.4. Estabilidad estática y dinámica de vehículos submarinos: centro de gravedad (CG) y centro de flotabilidad (CB)

1.5. Propiedades ópticas del agua: atenuación de la luz, dispersión, absorción y su impacto en sistemas de visión subacuática

1.6. Propagación de ondas acústicas en el agua: velocidad del sonido, perfil de velocidades y refractividad acústica

1.7. Corrosión marina y degradación de materiales: protección catódica, ánodos de sacrificio y selección de aleaciones/polímeros

1.8. Marco normativo internacional: directrices de IMCA (International Marine Contractors Association) para operaciones de ROV

1.9. Seguridad y gestión de riesgos en operaciones marítimas con robótica subacuática

1.10. Análisis de requerimientos para el diseño de misiones robóticas en aguas someras, profundas y ultraprofundas

2.1. Diseño de cascos de presión y contenedores estancos: cálculo de resistencia al colapso mecánicamente inducido

2.2. Selección de materiales para cascos: aluminio marino, titanio, acero inoxidable y materiales compuestos (fibra de carbono, acrílicos)

2.3. Sistemas de sellado dinámico y estático: juntas tóricas (O-rings), penetradores estancos y conectores subacuáticos sumergibles

2.4. Flotabilidad sintáctica: formulación, densidad, resistencia a la degradación por presión y distribución de bloques de flotación

2.5. Configuración del chasis (frame) y distribución estructural del vehículo para la optimización de cargas de trabajo

2.6. Propulsores submarinos (thrusters): propulsión eléctrica sin escobillas (brushless) versus propulsión hidráulica

2.7. Disposición y geometría de propulsores: configuraciones holonómicas, vectorizadas y control de 6 grados de libertad (6 DOF)

2.8. Hidrodinámica de propulsores: diseño de toberas, hileras de álabes, cavitación y cálculo de empuje neto

2.9. Manipuladores robóticos subacuáticos: brazos hidráulicos y eléctricos de 5 a 7 funciones, diseño de garras y herramientas

2.10. Simulación por elementos finitos (FEA) y dinámica de fluidos computacional (CFD) aplicada a estructuras de vehículos submarinos

3.1. Arquitectura del sistema eléctrico a bordo: distribución de potencia en corriente continua (DC) y corriente alterna (AC)

3.2. Cable umbilical de potencia y fibra óptica para ROVs: diseño, blindaje de tracción, flotabilidad neutra y transmisión de datos

3.3. Unidades de Potencia de Superficie (SPU) y transformación de alta tensión a baja tensión para minimizar pérdidas en umbilicales largos

3.4. Baterías para AUVs: química de ion-litio, polímero de litio, baterías secundarias marinizadas y gestión de seguridad contra gases

3.5. Microcontroladores, FPGAs y ordenadores embebidos a bordo para la gestión en tiempo real del vehículo

3.6. Redes de comunicación interna: buses CAN, Ethernet subacuático, RS-485/RS-232 y protocolos de red serie

3.7. Sensores de monitoreo interno: detección de humedad, temperatura de componentes, presión interna y consumo de corriente

3.8. Electrónica de potencia para el control de motores: variadores de frecuencia, drivers PWM e inversores marinizados

3.9. Compensación de presión por aceite en alojamientos electrónicos no estancos y cajas de conexiones (junction boxes)

3.10. Compatibilidad electromagnética (EMC) y filtrado de ruido en entornos de alta densidad de potencia a bordo

4.1. Fundamentos de acústica marina aplicada: frecuencias, pérdidas por propagación y ruido ambiental oceánico

4.2. Sistemas de posicionamiento acústico de línea de base corta (SBL), ultracorta (USBL) y larga (LBL)

4.3. Sensores inerciales (IMU/INS): giroscopios de fibra óptica (FOG), MEMS y algoritmos de integración inercial

4.4. Corrida Doppler (DVL – Doppler Velocity Log): principio de funcionamiento, estimación de velocidad sobre el fondo y sobre el agua

4.5. Integración de navegación por fusión de datos: filtros de Kalman extendidos (EKF) acoplando INS, DVL, USBL y sensor de profundidad

4.6. Sensores de profundidad por presión hidrostática y altímetros acústicos para el control de altitud sobre el lecho marino

4.7. Brújulas magnéticas, magnetómetros y compensación de desviaciones magnéticas producidas por el chasis metálico

4.8. Sistemas de comunicación acústica submarina: módems acústicos, tasas de transferencia, latencias y protocolos de red subacuáticos

4.9. Comunicaciones ópticas por LED/Láser subacuático para transferencias de alta velocidad a corta distancia

4.10. Calibración en mar de sistemas de posicionamiento acústico e inercial previo al inicio de misiones robóticas

5.1. Sonar de barrido lateral (SSS – Side Scan Sonar): principios de funcionamiento, geometría de barrido e interpretación de sonogramas

5.2. Sonar multihaz (MBES – Multibeam Echo Sounder): batimetría de alta resolución y procesamiento de nubes de puntos 3D

5.3. Sonar de imagen de apertura sintética (SAS) y sonares de barrido sectorial para navegación e inspección

5.4. Sonda de subfondo (Sub-Bottom Profiler): estratigrafía acústica y caracterización de sedimentos bajo el lecho marino

5.5. Cámaras subacuáticas de alta definición, bajo nivel de luz (Low-Light) e iluminación LED de alta potencia

5.6. Fotogrametría subacuática: reconstrucción tridimensional de estructuras sumergidas a partir de secuencias de imágenes

5.7. Láser escáner submarino 3D para inspección metrológica de precisión de componentes submarinos

5.8. Sistemas de detección electromagnética para la localización de cables y tuberías enterradas (Pipe/Cable Trackers)

5.9. Sensores oceanográficos integrados: CTD (Conductividad, Temperatura, Profundidad), turbidímetros y fluorímetros

5.10. Sincronización temporal estricta de sensores (PTP/NTP) y estampado de tiempo (timestamping) para fusión de datos de percepción

6.1. Cinemática de vehículos submarinos: marcos de referencia (SOG, BODY, NED) y transformaciones mediante cuaterniones y ángulos de Euler

6.2. Modelo dinámico completo de 6 grados de libertad (6 DOF) según las ecuaciones de Fossen para vehículos marinos

6.3. Cálculo de masa añadida, amortiguamiento hidrodinámico lineal y cuadrático, y momentos de inercia

6.4. Control de rumbo, profundidad, altitud y pitch utilizando controladores PID clásicos adaptados

6.5. Control multivariable y robusto: Sliding Mode Control (SMC) y control basado en modelo pasivo

6.6. Asignación de empuje (Thrust Allocation): matriz de asignación, optimización y resolución de saturación de propulsores

6.7. Mantenimiento de posición dinámico (DP – Dynamic Positioning) para ROVs y AUVs ante corrientes variables

6.8. Algoritmos de seguimiento de trayectoria (Path Following) y guiado de vehículos mediante línea de visión (LOS)

6.9. Identificación de sistemas: métodos experimentales para la determinación de parámetros dinámicos del vehículo mediante pruebas de campo

6.10. Control de fuerza y cumplimiento en manipuladores robóticos montados a bordo de vehículos flotantes

7.1. Arquitecturas de software para autonomía robótica: arquitecturas reactivas, deliberativas y jerárquicas (ROS / ROS 2 / MOOS-DAWG)

7.2. Planificación de misiones autónomas: generación de coberturas de área para mapeo y patrullaje óptimo

7.3. Algoritmos de navegación autónoma y evitación de obstáculos en tiempo real (A*, Dijkstra, RRT, DWA) utilizando sonar

7.4. Mapeo y Localización Simultáneos subacuáticos (Underwater SLAM): SLAM acústico, visual SLAM y SLAM por sonar

7.5. Visión por computador subacuática: algoritmos de restauración de color, eliminación de turbidez y filtrado de retrodispersión

7.6. Detección y clasificación automática de objetivos (ATD/ATR) mediante redes neuronales convolucionales (CNN) en imágenes acústicas y ópticas

7.7. Autonomía basada en el comportamiento (Behavior-Based Control) para la toma de decisiones dinámicas ante fallas

7.8. Colaboración entre múltiples vehículos submarinos (Swarm Robotics / AUVs heterogéneos) y coordinación acústica

7.9. Gestión inteligente de energía y adaptación de misiones según el estado de la batería y condiciones ambientales

7.10. Simulación de software en bucle (SITL) y hardware en bucle (HITL) usando entornos virtuales (Gazebo, UWSim, Stonefish)

8.1. Clasificación operacional de ROVs: Micro/Mini ROVs, Clase Observación/Inspección, Clase Trabajo Ligero y Clase Trabajo (Work Class)

8.2. Componentes de un sistema ROV industrial: consola de control de superficie, sistema de lanzamiento y recuperación (LARS), garaje/tether management system (TMS)

8.3. Técnicas de pilotaje manual y asistido de ROVs de clase trabajo: manejo del umbilical (tether), gestión de corrientes y orientación

8.4. Operación con manipuladores robóticos: uso de herramientas hidráulicas, cortadoras, limpiadores de cavitación y tomadores de muestras

8.5. Procedimientos de inspección de plataformas offshore, estructuras eólicas fijas y flotantes, y tuberías (pipelines)

8.6. Mapeo e inspección de cables submarinos de fibra óptica y conectores de alta tensión en parques eólicos

8.7. Operaciones de apoyo a la construcción subacuática: guía de estructuras, conexión de jumpers y manipulación de válvulas (Tree/Manifold)

8.8. Intervención en arqueología subacuática, salvamento marítimo y recuperación de pecios o cajas negras

8.9. Prácticas de emergencia: pérdida de potencia, enredo de umbilical, falla de TMS y procedimientos de recuperación de emergencia

8.10. Elaboración de informes de inspección, evaluación de anomalías y estándares de integridad estructural subacuática

9.1. Planificación del mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo para sistemas robóticos marinos

9.2. Diagnóstico de fallas en sistemas de potencia de alto voltaje y localización de fallas de aislamiento en umbilicales

9.3. Pruebas de estanqueidad, ensayos de presión en cámara hiperbárica y pruebas de vacío pre-inmersión

9.4. Mantenimiento y purga de sistemas hidráulicos submarinos: bombas, servoválvulas, acumuladores y fluidos biodegradables

9.5. Reparación y empalme de fibra óptica subacuática y sellado de cables en campo mediante resinas y moldes

9.6. Gestión de repuestos, logística offshore, certificación de equipos de elevación (LARS) y recipientes a presión

9.7. Integración y calibración de nuevas cargas útiles de sensores (payloads) en vehículos existentes

9.8. Auditorías de sistemas ROV/AUV según los cuestionarios de inspección estandarizados de IMCA (R006)

9.9. Gestión de datos oceanográficos e hidrográficos: almacenamiento, procesado post-misión y formatos estándar (S-57, XTFX, LAS)

9.10. Aspectos económicos de las operaciones robóticas: tarifas de day-rate, costos operacionales (OPEX) y amortización de equipos (CAPEX)

10.1. Selección de un problema de ingeniería o misión de exploración subacuática que requiera una solución mediante ROV/AUV

10.2. Análisis de viabilidad técnica, operacional, normativa y económica del proyecto planteado

10.3. Diseño conceptual y arquitectónico del vehículo submarino o de la carga útil especializada

10.4. Modelado mecatrónico detallado: estructura, dimensionamiento de cascos, selección de propulsores y reparto de flotabilidad

10.5. Integración de la arquitectura electrónica, esquema de potencia, cableado, sensores y protocolo de comunicaciones

10.6. Desarrollo de los módulos de software de control, procesamiento de sensores o algoritmos de autonomía

10.7. Validación mediante simulación en entorno virtual realista (CFD/SITL) de la hidrodinámica y comportamiento del vehículo

10.8. Pruebas de campo o pruebas en tanque de simulación/piscina de pruebas del prototipo o subsistema desarrollado

10.9. Elaboración de la documentación técnica completa: manual de operación, planos mecánicos, esquemas eléctricos y protocolos de seguridad

10.10. Presentación y defensa pública del proyecto integrador ante un tribunal de expertos en robótica, ingeniería naval e industria offshore