O acesso a água limpa e segura é uma das necessidades urgentes em todo o mundo. No entanto, os modernos sistemas de abastecimento de água perdem em média 20% da água devido a vazamentos. Não apenas prejudicam a qualidade do suprimento de água, como também podem causar sérios danos a edifícios e estradas, corroendo as fundações. Os sistemas de detecção de vazamentos são caros e demoram a operar: eles se saem mal onde são instalados tubos de madeira, argila ou plástico, que compõem a maioria dos sistemas de abastecimento de água do mundo.
Pesquisadores
do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) estão tentando
resolver esse problema. Segundo os cientistas, o novo sistema é capaz de buscar de maneira rápida e barata até pequenos vazamentos, independentemente do material do qual os tubos são feitos. O desenvolvimento e o teste de um sistema desse tipo levaram nove anos - todo esse tempo, o professor de engenharia mecânica Kamal Youcef Toumi e sua equipe PipeGuard trabalharam nele. Os cientistas estão prontos para apresentar os resultados de seu trabalho na próxima Conferência Internacional do IEEE / RSJ sobre robôs e sistemas inteligentes (
IROS ), em setembro.
No verão de 2017, a equipe testa tubos de distribuição de concreto de 12 polegadas em Monterrey, México. Nesta cidade, a administração permitiu que os testes fossem realizados não por acidente - a cada ano Monterrey perde cerca de 40% de sua água devido a vazamentos, e os danos na forma de lucro perdido são estimados em cerca de US $ 80 milhões. Ao mesmo tempo, vazamentos levam à poluição geral da água, uma vez que a água vazada às vezes retorna aos tubos de distribuição.
O sistema usa um pequeno robô de borracha que se parece com uma peteca de badminton. O dispositivo pode ser incorporado no sistema de abastecimento de água através de qualquer hidrante. Lá, ele passa passivamente com o fluxo, registrando sua localização à medida que se move. Paralelamente, o robô detecta até pequenas mudanças na pressão, medindo seu valor com a ajuda de uma “saia” de borracha, que preenche o diâmetro do tubo.
Em seguida, o dispositivo é removido pela rede de outro hidrante, os dados são analisados. Nesse caso, você não precisa cavar nada ou mesmo interromper o fornecimento de água. Além de um robô passivo que se move ao longo do cano, atraído pelo poder da água, uma equipe de cientistas desenvolveu uma versão ativa que pode controlar seu próprio movimento.
O PipeGuard pretende comercializar seu sistema robótico de detecção de vazamentos para reduzir as perdas gerais. Por exemplo, na Arábia Saudita, onde a maior parte da água potável é proveniente de plantas caras de dessalinização, cerca de 33% é perdida devido a vazamentos. E os primeiros testes de campo no início de 2017 ocorreram lá.
A Pipetech LLC, uma empresa de oleodutos Al-Khobar, forneceu para o experimento uma seção de tubos enferrujados com cerca de 1,6 km de comprimento e 2 polegadas de diâmetro. Esse sistema de tubulação é frequentemente usado para testar e certificar novas tecnologias. Testes de robôs em tubos com dobras e juntas em T sugeriram a criação de um vazamento artificial para demonstrar as capacidades do sistema.
Durante esse experimento, o robô detectou com sucesso vazamentos e os distinguiu de sinais falsos causados por mudanças na pressão ou no tamanho do tubo, rugosidade ou orientação espacial do tubo. Os testes foram realizados 14 vezes em três dias e, de acordo com o membro da equipe PipeGuard, estudante de graduação You Wu, foram bem-sucedidos. Além disso, o robô detectou um pequeno vazamento de cerca de 3,5 litros (galões) por minuto, um décimo a menos do tamanho mínimo que os métodos de detecção padrão podem determinar em média.
Após testes de campo em Monterrey, a equipe planeja criar uma versão dobrável mais flexível de seu robô, que pode se adaptar rapidamente a tubos de diferentes diâmetros. Por exemplo, o sistema de tubulação de Boston é uma "mistura" de tubos de 6, 8 e 12 polegadas. Muitos deles foram instalados há tanto tempo que a cidade não possui dados precisos sobre sua localização exata. A nova versão do robô poderá abrir como um guarda-chuva e trabalhar em tubos de diferentes diâmetros.
Segundo os pesquisadores, a importância do robô não é apenas reduzir a perda de água, mas também fornecer um suprimento de água mais seguro e confiável. A capacidade de um sistema robótico de detectar os menores vazamentos permitirá um trabalho de reparo oportuno muito antes de um acidente realmente sério. Além disso, os robôs podem ser usados tanto em tubulações de água quanto em outros sistemas de distribuição, por exemplo, gás natural.
Esses tubos também costumam ser antigos e não estão marcados nos mapas. Gás pode acumular-se neles, resultando em sérias explosões. No entanto, vazamentos em um gasoduto geralmente são difíceis de detectar até que se tornem grandes o suficiente para que uma pessoa possa sentir o cheiro dos odorantes adicionados. De fato, o sistema MIT foi originalmente desenvolvido para detectar esses vazamentos e, posteriormente, adaptado para o abastecimento de água.
O PipeGuard espera que, em última análise, o robô não apenas procure por vazamentos, mas também receba um mecanismo especial com o qual é possível reparar pequenos vazamentos.