Universidad Nacional del Nordeste - Facultad de Ingeniería

20 de Julio de 2020 | 6 ′ 11 ′′


Un robot para el control de cañerías subterráneas



El entramado subterráneo de las tuberías está sujeto a fallas estructurales ocasionadas por fisuras y roturas que ocasionan serios inconvenientes económicos. Es por esto que tres jóvenes ingenieros diseñaron el prototipo de un robot teledirigido para facilitar la inspección en el interior de las tuberías de la ciudad de Resistencia

La propuesta presentada por los ingenieros Alexis Zalazar, Bruno Rodríguez y Alejandro Gómez, formó parte del trabajo final de graduación en la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional del Nordeste, cuyo director fue el ingeniero Gustavo Veroli y en el área de logística, el ingeniero Gerardo Bravo. El diseño del robot presentado es virtual, no físico, para lo cual se utilizó un software con el que se simuló su estructura mecánica.

El robot aportaría una solución para las inspecciones en redes de tuberías en lugares de difícil acceso, de reducido tamaño o en el que se transportan materiales peligrosos, los cuales representan riesgos para los operarios que ejecutan esas tareas.

La propuesta de los ingenieros es disponer en la región de esta tecnología para reducir el impacto de las temporadas de precipitaciones mediante el mantenimiento preventivo, reducir los tiempos de reparación en cañerías que presenten pérdidas y, fundamentalmente, evitar la pérdida de vidas humanas.

Esta última referencia no es traída al azar; de hecho, como fundamento del proyecto, los autores mencionan el caso ocurrido en julio de 2017, cuando en la provincia del Chaco se produjo la muerte de cuatro operarios de la empresa provincial que ofrece el servicio de agua, por inhalación de gases tóxicos mientras realizaban tareas de mantenimiento en la red cloacal en un barrio en la localidad de Puerto Vilelas.

Será una herramienta para poder predecir socavamientos peligrosos, como los registrados en la Avenida Poncho Verde en la ciudad de Corrientes, o en la avenida Piacentini en la intersección con la avenida Hacheros de la ciudad de Resistencia.

La utilización de este tipo de equipo es usual en países avanzados e incluso en la Argentina. Lo que proponen los ingenieros es un modelo que se ajusta a las restricciones económicas, pero fundamentalmente al medio y a las condiciones en donde operará el prototipo.

El prototipo virtual desarrollado en este proyecto es un robot teleoperado o carro, que permite al operario visualizar el interior de una tubería a través un sistema de trasmisión de video en vivo, de tal modo que el operario podrá distinguir distintas partes del sistema de red de cañerías, detectar obstrucciones, deformaciones y grietas.

Adicionalmente, proponen incorporar un escáner que releve de forma tridimensional los tramos de cañerías que presenten deformaciones considerables.

El sistema del escáner permitirá medir la magnitud de las deformaciones para poder archivarlos en una base de datos. Paralelamente, el equipo estará en condiciones de realizar distintas mediciones de otros parámetros en los distintos puntos de la tubería, como temperatura, humedad relativa, tiempo en el que se realizó la inspección y medición de gases.

El diseño se ajustó a una serie de especificaciones de terreno que presenta la ciudad de Resistencia:

-Las tuberías cloacales en la Ciudad cuentan con rango de diámetros que arrancan desde los 600 mm hasta los 1400 mm a lo largo de toda la tubería.

-El robot será construido con un material que pueda soportar agua y líquidos agresivos ya que deberá inspeccionar cañerías de transporte fluvial y cloacal.

-El alcance del telecomando para controlar el robot será de unos 100 metros aproximadamente, ya que la Ciudad cuenta con tapas de inspección en cada cuadra y a las que se podrá ingresar para rescatar el equipo.

-Los ingenieros no se plantearon restricciones en cuanto a longitud y peso del robot, sí en la necesidad de que sea lo más liviano posible, con el fin de ahorrar la mayor cantidad de energía en el movimiento que deba realizar.

Características del robot

Tendrá forma de carro de seis ruedas, para lo cual el sistema de tracción más adecuado es el Skid Steer, en el cual todas las ruedas cuentan con motores. El sistema elegido permite, además, que las ruedas derecha e izquierda del vehículo giren a velocidades diferentes y pueda tomar una curva hacia un lado o hacia el otro.

El chasis estará fabricado de material plástico PET y con impresora 3D. Se trata de un material resistente y con tolerancia a las temperaturas locales.

El robot tendrá el espacio necesario para alojar una batería de GEL que será la encargada de alimentar el circuito de potencia y de mando del carro, un microcontrolador Arduino Mega, que realizará y ejecutará la programación, un módulo transmisor de video vía wifi, que enviará el video en directo que registra la cámara, un módulo de radiofrecuencia, que hará la comunicación con el control remoto para así poder manipular el carro, dos drivers doble puente H con el que se controlará tanto la velocidad de los motores como su sentido de giro, dos reguladores de voltaje, que serán los encargados de proporcionar una tensión de 5V para la alimentación de los componentes y una cámara, que será la encargada de visualizar la inspección en la tubería.

Costos

En función al relevamiento y los materiales sugeridos por los ingenieros, construir un prototipo físico tiene un costo de aproximadamente $64.000 (US$1.100) de insumos, que es muy inferior en comparación con los $1.596.000 (US$ 26.600) que cuesta adquirir un robot de inspección PTZ camera, que se consigue en el exterior y sin mencionar el envío del producto.

“El margen que hay entre los insumos requeridos para la fabricación de este robot y el precio comercial de un vehículo de inspección similar permite inferir que es factible un futuro escalamiento comercial”, expresaron los autores.

Juan Monzón Gramajo
monzongramajo@gmail.com
Juan Monzón Gramajo
Departamento de Comunicación Institucional del Rectorado de la UNNE


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