El acceso a agua limpia y segura es una de las necesidades apremiantes del mundo, sin embargo, los sistemas de distribución de agua de hoy en día pierden un promedio del 20 por ciento de su suministro debido a fugas. Estas fugas no solo empeoran la escasez sino que también pueden causar serios daños estructurales a los edificiosy carreteras socavando cimientos.
Desafortunadamente, los sistemas de detección de fugas son costosos y lentos de operar, y no funcionan bien en sistemas que usan tuberías de madera, arcilla o plástico, que representan la mayoría de los sistemas en el mundo en desarrollo.
Ahora, un nuevo sistema desarrollado por investigadores del MIT podría proporcionar una solución rápida y económica que puede encontrar incluso pequeñas fugas con precisión milimétrica, sin importar de qué estén hechas las tuberías.
El sistema, que ha sido desarrollado y probado durante nueve años por el profesor de ingeniería mecánica Kamal Youcef-Toumi, el estudiante graduado You Wu y otros dos, se describirá en detalle en la próxima Conferencia Internacional IEEE / RSJ sobre Robots Inteligentesy Sistemas IROS en septiembre. Mientras tanto, el equipo llevará a cabo pruebas este verano en tuberías de distribución de agua de concreto de 12 pulgadas debajo de la ciudad de Monterrey, México.
El sistema utiliza un dispositivo robótico pequeño y gomoso que se parece a un pajarito de bádminton de gran tamaño. El dispositivo se puede insertar en el sistema de agua a través de cualquier hidrante contra incendios. Luego se mueve pasivamente con el flujo, registrando su posición a medida que avanza.detecta incluso pequeñas variaciones en la presión al detectar el tirón en los bordes de su faldón de goma suave, que llena el diámetro de la tubería.
El dispositivo se recupera usando una red a través de otro hidrante, y sus datos se cargan. No se requiere excavación, y no hay necesidad de ninguna interrupción del servicio de agua. Además del dispositivo pasivo que es empujado por el aguaflujo, el equipo también produjo una versión activa que puede controlar su movimiento.
Monterrey tiene un fuerte incentivo para participar en este estudio, ya que pierde un 40 por ciento de su suministro de agua por fugas cada año, lo que le cuesta a la ciudad unos $ 80 millones en ingresos perdidos. Las fugas también pueden conducir a la contaminación del aguasuministrar cuando el agua contaminada regrese a las tuberías de distribución.
El equipo del MIT, llamado PipeGuard, tiene la intención de comercializar su sistema de detección robótica para ayudar a aliviar esas pérdidas. En Arabia Saudita, donde se suministra la mayor parte del agua potable a través de costosas plantas de desalinización, un 33 por ciento se pierde por fugas. Es por eso que esa nación del desiertoLa Universidad King Fahd de Petróleo y Minerales ha patrocinado y colaborado en gran parte del trabajo del equipo del MIT, incluidas las pruebas de campo exitosas allí a principios de este año que resultaron en algunas mejoras de diseño adicionales del sistema, dice Youcef-Toumi.
Esas pruebas, en una sección de una milla de tubería oxidada de 2 pulgadas proporcionada por Pipetech LLC, una compañía de servicios de tuberías en Al Khobar, Arabia Saudita, que con frecuencia usa el mismo sistema de tuberías para validar y certificar tecnologías de tuberías. Las pruebas,en tuberías con muchas curvas, uniones en T y conexiones, implicaba crear una fuga artificial para que el robot la encontrara. El robot lo hizo con éxito, distinguiendo las características de la fuga de falsas alarmas causadas por variaciones de presión o cambios en el tamaño de la tubería, la asperezau orientación.
"Colocamos el robot de una articulación y lo sacamos de la otra. Lo probamos 14 veces durante tres días, y completaba la inspección cada vez", dice Wu. Además, encontró una fuga que fueaproximadamente un galón por minuto, que es una décima parte del tamaño mínimo que los métodos de detección convencionales pueden encontrar en promedio, y un tercio tan grande como esos sistemas pueden encontrar incluso en las mejores condiciones.
El siguiente paso para el equipo, después de las pruebas de campo en Monterrey, es hacer una versión más flexible y plegable de su robot que pueda adaptarse rápidamente a tuberías de diferentes diámetros. Bajo las calles de Boston, por ejemplo, hayuna combinación de tuberías de 6, 8 y 12 pulgadas para navegar, muchas de ellas instaladas hace tanto tiempo que la ciudad ni siquiera tiene mapas precisos de sus ubicaciones. El robot se expandiría "como un paraguas", dice Wu, para adaptarse a cada tubería.
El sistema no solo podría encontrar fugas en prácticamente cualquier tipo de tubería de agua, sino que también podría usarse para otros tipos de sistemas de distribución de tuberías, como los de gas natural. Estas tuberías, que a menudo son viejas y están mal mapeadas, tienenprodujo graves acumulaciones de gas e incluso explosiones en algunas ciudades, pero las fugas son difíciles de detectar hasta que se vuelven lo suficientemente grandes como para que las personas huelan los olores añadidos. El sistema MIT se desarrolló primero para detectar fugas de gas y luego se adaptó para tuberías de agua.
En última instancia, el equipo espera que el robot no solo pueda encontrar fugas sino que también esté equipado con un mecanismo especial que hayan diseñado, de modo que, al menos para fugas más pequeñas, pueda llevar a cabo una reparación instantánea en el acto.
El dispositivo ya ha atraído una serie de honores y premios. Los miembros del equipo ganaron el premio de $ 10,000 en la competencia MIT Water Innovation 2017, y fueron finalistas en la Competencia de emprendimiento MIT $ 100K, donde ganaron otros $ 10,000. En los $ 100K finales, ganaron otros $ 10,000 por el Premio Booz Allen Hamilton Data Analytics, y fueron uno de los 25 ganadores en todo el país en recibir un Premio Infy Maker 2017 de $ 10,000 de Infosys Foundation.
Uno de los jueces en esa competencia de $ 100k, la directora ejecutiva de DKNY, Caroline Brown, dijo: "PipeGuard ha creado una solución simple, pragmática y elegante para un problema complejo ... Este robot es un gran ejemplo de utilización de diseño inteligente para simplificar la complejidady maximizar la eficiencia "
El equipo que presenta los resultados en la conferencia IROS incluye a Kristina Kim '17 y Michael Finn Henry, un estudiante de secundaria local que fue pasante de verano en el MIT. Los fundadores de PipeGuard son los estudiantes graduados de Wu y MIT Jonathan Miller y Daniel Gomez.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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