El acceso a agua limpia y segura es una de las necesidades urgentes en todo el mundo. Sin embargo, los sistemas modernos de suministro de agua pierden un promedio de 20% de agua debido a fugas. No solo perjudican la calidad del suministro de agua, sino que también pueden causar graves daños a edificios y carreteras, erosionando los cimientos. Los sistemas de detección de fugas son caros y lentos de operar: funcionan mal donde se instalan tuberías de madera, arcilla o plástico, que constituyen la mayoría de los sistemas de suministro de agua en el mundo.
Investigadores
del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) están tratando de
resolver este problema. Según los científicos, el nuevo sistema es capaz de buscar de manera rápida y económica incluso las fugas más pequeñas, independientemente del material del que están hechas las tuberías. El desarrollo y las pruebas de dicho sistema tomaron nueve años; todo este tiempo, el profesor de ingeniería mecánica Kamal Youcef Toumi y su equipo PipeGuard trabajaron en él. Los científicos están listos para presentar los resultados de su trabajo en la próxima Conferencia Internacional IEEE / RSJ sobre Robots y Sistemas Inteligentes (
IROS ) en septiembre.
En el verano de 2017, el equipo prueba tuberías de distribución de concreto de 12 pulgadas en Monterrey, México. En esta ciudad, la administración permitió que las pruebas se llevaran a cabo no por accidente: cada año Monterrey pierde aproximadamente el 40% de su agua debido a fugas, y el daño en forma de pérdida de ganancias se estima en alrededor de $ 80 millones. Al mismo tiempo, las fugas conducen a la contaminación general del agua, ya que el agua filtrada a veces regresa a las tuberías de distribución.
El sistema utiliza un pequeño robot de goma que se parece a un volante de bádminton. El dispositivo puede integrarse en el sistema de suministro de agua a través de cualquier boca de incendios. Allí, va pasivamente con el flujo, registrando su ubicación a medida que se mueve. Paralelamente, el robot detecta incluso pequeños cambios en la presión midiendo su valor con la ayuda de una "falda" de goma, que llena el diámetro de la tubería.
Luego, la red elimina el dispositivo de otro hidrante y se analizan los datos. En este caso, no necesita cavar nada ni interrumpir el suministro de agua. Además de un robot pasivo que se mueve a lo largo de la tubería, atraído por el poder del agua, un equipo de científicos ha desarrollado una versión activa que puede controlar su propio movimiento.
PipeGuard tiene la intención de comercializar su sistema robótico de detección de fugas para reducir las pérdidas generales. Por ejemplo, en Arabia Saudita, donde la mayor parte del agua potable proviene de costosas plantas de desalinización, aproximadamente el 33% se pierde debido a las fugas. Y las primeras pruebas de campo a principios de 2017 tuvieron lugar allí.
Pipetech LLC, una compañía de tuberías de Al-Khobar, proporcionó para el experimento una sección de tubería oxidada de aproximadamente 1,6 km de largo y 2 pulgadas de diámetro. Este sistema de tuberías a menudo se usa para probar y certificar nuevas tecnologías. Las pruebas de robots en tuberías con curvas y juntas en T sugirieron la creación de una fuga artificial para demostrar las capacidades del sistema.
Durante este experimento, el robot detectó con éxito las fugas y las distinguió de las señales falsas causadas por cambios en la presión o el tamaño de la tubería, la aspereza u orientación espacial de la tubería. Las pruebas se llevaron a cabo 14 veces durante tres días, y cada vez, según un miembro del equipo de PipeGuard, el estudiante graduado You Wu, tuvieron éxito. Además, el robot detectó una pequeña fuga de aproximadamente 3,5 litros (galones) por minuto, que es una décima menos que el tamaño mínimo que los métodos de detección estándar pueden determinar en promedio.
Después de las pruebas de campo en Monterrey, el equipo planea crear una versión plegable más flexible de su robot, que pueda adaptarse rápidamente a tuberías de diferentes diámetros. Por ejemplo, el sistema de tuberías de Boston es una "mezcla" de tuberías de 6, 8 y 12 pulgadas. Muchos de ellos se instalaron hace tanto tiempo que la ciudad no tiene datos precisos sobre su ubicación exacta. La nueva versión del robot podrá abrirse como un paraguas y trabajar en tuberías de diferentes diámetros.
Según los investigadores, la importancia del robot no solo es reducir la pérdida de agua, sino también proporcionar un suministro de agua más seguro y confiable. La capacidad de un sistema robótico para detectar las fugas más pequeñas permitirá un trabajo de reparación oportuno mucho antes de un accidente realmente grave. Además, los robots se pueden usar tanto en tuberías de agua como en otros sistemas de distribución, por ejemplo, gas natural.
Tales tuberías también suelen ser viejas y no están marcadas en los mapas. El gas puede acumularse en ellos y provocar explosiones graves. Sin embargo, las fugas en una tubería de gas suelen ser difíciles de detectar hasta que se vuelven lo suficientemente grandes como para que una persona pueda oler los olores añadidos. De hecho, el sistema MIT se desarrolló originalmente para detectar estas fugas, y posteriormente se adaptó para el suministro de agua.
PipeGuard espera que, en última instancia, el robot no solo busque fugas, sino que también reciba un mecanismo especial con el que sea posible reparar pequeñas fugas en su lugar.