Cada año se destinan 5.500 millones de libras esterlinas a 1,5 millones de excavaciones en carreteras para mantener las tuberías subterráneas del Reino Unido.
Pipebots es un gran proyecto financiado por el Gobierno del Reino Unido que trabaja en robots que ayudarán a mantener el sistema de tuberías.
Estos robots tendrán distintos tamaños para adaptarse a las diferentes tuberías y trabajarán de forma autónoma, utilizando tecnologías como la visión artificial y los sensores subterráneos.
Los científicos están creando un método de comunicación único para poder mantener el control de los robots y supervisar su trabajo desde la superficie.
Oculto a la vista, bajo las carreteras, edificios y parques del Reino Unido, se extiende aproximadamente un millón de kilómetros de tuberías. El mantenimiento y la reparación de estas tuberías requiere alrededor de 1,5 millones de excavaciones en carreteras al año, que provocan cierres totales o parciales de las vías. Estas obras son ruidosas, sucias y causan muchas molestias. Además, cuestan alrededor de 5.500 millones de libras al año.
No tiene por qué ser así. Los equipos de investigación como el mío trabajan en una forma de reducir el tiempo y el dinero que se destinan al mantenimiento de las tuberías, mediante el desarrollo de robots de infraestructura.
En el futuro, estos robots trabajarán junto a nosotros y en nuestro beneficio para reparar nuestras carreteras, inspeccionar las tuberías de agua y alcantarillado, mantener nuestras farolas, revisar nuestros puentes y cuidar de otras infraestructuras importantes. Podrán acceder a lugares difíciles o peligrosos para las personas, como las tuberías de alcantarillado llenas de gases nocivos.
Estamos desarrollando pequeños robots para trabajar en redes de tuberías subterráneas, tanto de agua potable como de alcantarillado. Inspeccionarán si hay fugas u obstrucciones, cartografiarán la ubicación de las tuberías y supervisarán su estado para detectar cualquier señal de problema. Pero ¿qué ocurre cuando los robots necesitan acceder a lugares donde nuestras comunicaciones inalámbricas actuales no llegan? Si no podemos comunicarnos con ellos, no podremos mantener el control.
Los robots para tuberías
Las redes de tuberías subterráneas son complejas, variadas y difíciles de trabajar. Existen muchos tamaños de tubería, fabricados con diferentes materiales y situados a profundidades diversas. Están conectadas en muchas configuraciones distintas y llenas en distinto grado con contenidos variados.
Pipebots es un gran proyecto financiado por el Gobierno del Reino Unido que trabaja en robots que ayudarán a mantener el sistema de tuberías. Estos robots tendrán distintos tamaños según las tuberías en las que se encuentren. Por ejemplo, los más pequeños deberán caber en un cubo de 2,5 cm (1 pulgada) de lado, mientras que los más grandes medirán hasta 50 cm de longitud.
Funcionarán de forma autónoma gracias a la serie de sensores a bordo. Los robots utilizarán visión artificial y una combinación de acelerómetro, giroscopio y sensor de campo magnético para detectar dónde se encuentran. Dispondrán de ultrasonidos y sensores infrarrojos de distancia para ayudarles a orientarse en las tuberías. Por último, también contarán con sensores acústicos y sensores ultrasónicos para detectar grietas en las tuberías de agua, obstrucciones en las de alcantarillado y medir el estado general de estas tuberías.
Ondas de radio
La tecnología de comunicación inalámbrica basada en ondas de radio está presente en todas partes hoy en día: wifi, Bluetooth y, por supuesto, las redes de telefonía móvil como 4G. Cada una de ellas funciona a una frecuencia distinta y tiene anchos de banda diferentes.
Por desgracia, ninguna de estas señales puede atravesar el suelo ni la tierra; todos conocemos bien cómo se corta la conexión del teléfono móvil cuando un tren entra en un túnel. Sin embargo, si ya existiera una estación base dentro del túnel, esta permitiría que las ondas de radio se propagaran a lo largo de toda su longitud.
Afortunadamente, para las ondas de radio, las tuberías de alcantarillado se parecen mucho a los túneles, al menos cuando están relativamente vacías. Estamos adaptando una tecnología similar a la del wifi y el Bluetooth para garantizar que los Pipebots de inspección de alcantarillado siempre tengan conexión con el centro de control.
El agua bloquea las ondas de radio aún más que el suelo y la tierra. De hecho, a frecuencias suficientemente altas, actúa como un espejo. Por eso, para mantener el control de los robots en nuestras tuberías de agua, debemos utilizar tanto el sonido como la luz.
El sonido y la luz
Los métodos de comunicación inalámbrica que utilizan el sonido y la luz todavía no están ampliamente disponibles en el mercado. Pero están generando gran interés en la comunidad investigadora.
Un método, la comunicación por luz visible (VLC), utiliza transmisores y receptores, como los LED, que son pequeños y energéticamente eficientes, y que además ofrecen velocidades de datos impresionantes, del orden de decenas de gigabits por segundo. No obstante, como la luz viaja en línea recta, la VLC solo puede utilizarse cuando los robots que se encuentran cerca unos de otros necesitan comunicarse. Una posible solución consiste en colocar muchos robots en la misma tubería, formando una cadena en la que la información pueda viajar a través de los recodos de las tuberías.
El sonido, por su parte, puede viajar kilómetros por las tuberías y atravesar las curvas con facilidad. Su inconveniente es que los altavoces y los micrófonos consumen mucha energía, y el sonido no ofrece velocidades de datos especialmente altas. En lugar de los varios miles de millones de bits por segundo que pueden enviarse mediante la tecnología 5G y post-5G, las ondas sonoras solo pueden transportar unos pocos bits por segundo. Aunque será suficiente para saber si un robot concreto sigue funcionando, no bastará para transmitir mucha información útil sobre las tuberías.
No se trata de elegir entre ondas de radio, de sonido o de luz. La red de comunicación inalámbrica que estamos desarrollando para nuestros pequeños ayudantes subterráneos utilizará una combinación de estos métodos. Así se garantizará que los robots hagan lo que deben hacer, que mantengamos el control sobre ellos y que cumplan lo prometido.
Esperamos demostrar un sistema Pipebots completo en una red realista para 2024. Una vez logrado este objetivo, deberemos someternos a un riguroso proceso de certificación y cumplimiento normativo para garantizar que los Pipebots sean seguros para su despliegue en redes de agua y alcantarillado en funcionamiento.
