Signor Fix

Jul 01, 2023

Da sei a dieci piedi sotto terra, tubi da 12 pollici trasportano gas naturale in tutta l'America. Si avvolgono attorno a condotti elettrici e reti idriche. Sopportano il peso degli spostamenti quotidiani, dei camion per le consegne e degli autobus urbani. E molti di loro stanno perdendo. "Alcuni di questi tubi sono rimasti nel terreno per oltre 100 anni e stanno solo invecchiando", afferma Alexander Duncan, un esperto di robotica presso GE Research. “Nessuno ha veramente pensato a come servirli. Quindi ora è un problema enorme e costoso per le infrastrutture nazionali”.

Duncan lavora in un team multidisciplinare che ha trovato una potenziale soluzione. Lo chiamano il sistema PipeLine Underground Trenchless Overhaul, o “PLUTO” in breve. L’obiettivo: trovare un modo per riparare le condutture senza scavare enormi trincee nel terreno per rimuovere e sostituire i tubi danneggiati: un’impresa costosa e dirompente. Il robot a tre o sei zampe striscia invece attraverso il tubo stesso e lo ripara dall’interno, attingendo alla tecnologia di rivestimento GE utilizzata nei motori a reazione. Il dispositivo ha il potenziale di ridurre drasticamente i costi di ripristino della pipeline fino a un minimo di 200.000-500.000 dollari per miglio, da un intervallo compreso tra 1 milione e 10 milioni di dollari utilizzando i metodi tradizionali.

Il robot è stato sviluppato come parte di un’iniziativa sostenuta e guidata dall’Agenzia per i progetti di ricerca avanzata per l’energia (ARPA-E). La settimana scorsa, il sistema di costruzione di tubazioni PLUTO è stato insignito del massimo riconoscimento del settore come “Tecnologia emergente dell’anno” alla conferenza annuale Underground Technologies Construction di Orlando, in Florida.

Le perdite dei tubi sono un problema ben noto ed esteso. Trilioni di piedi cubi di gas naturale fluiscono attraverso milioni di chilometri di condutture in tutti gli Stati Uniti. Lungo il percorso, in più punti di quanti si possano contare, le emissioni fuggitive disperdono metano, un potente gas serra, nell'atmosfera. Le cose non stanno migliorando. Uno studio stima che solo nelle condotte di distribuzione locale ci siano più di 630.000 perdite.

I vecchi tubi, spesso realizzati in ghisa o acciaio, costituiscono solo circa il 3% dei tubi interrati, ma rappresentano circa il 50% delle perdite di metano, afferma Duncan. E poiché sono stati costruiti più e più volte, è estremamente difficile accedervi. "Ci si ritrova con molte di queste geometrie e gomiti davvero interessanti che rendono davvero difficile affrontare più di un segmento molto piccolo alla volta", spiega Duncan. “Quelli che sono così proibitivi in ​​termini di costi o semplicemente così tecnologicamente difficili da raggiungere sono quelli a cui è essenzialmente consentito continuare a rimandare il gas finché non viene trovata una soluzione”.

È qui che entra in gioco il robot di GE.

Sulla base dei test effettuati fino ad oggi, è necessario rimuovere solo un piccolo segmento di tubo per mettere in atto il sistema di costruzione dei tubi “PLUTO”. Il robot modulare rotola lungo la parete interna di un tubo, scansionando con un sistema di rilevamento della luce e video per valutare lo stato del tubo e identificare dove necessita il maggior rinforzo. Mentre esce in retromarcia, è allora che inizia la vera azione. Il naso del robot è una testina di spruzzo rotante e regolabile che deposita una resina epossidica in due parti lungo la parete interna del tubo. Il tubo spruzzato sul posto (SIPP) stabilisce una tenuta ermetica con il tubo esistente e si indurisce entro quattro ore, arrestando rapidamente ed efficacemente la perdita con uno scavo minimo. Man mano che il vecchio tubo continua a invecchiare e a corrodersi, può semplicemente cadere, lasciando al suo posto il nuovo tubo epossidico.

Il team ha attinto all'esperienza decennale di GE nell'applicazione di rivestimenti protettivi ai motori a reazione e ai componenti delle turbine a gas e ha collaborato con la società di ingegneria ambientale Garver, esperta nella trasmissione del gas. Il materiale epossidico è prodotto dal partner del progetto Warren Environmental. Il team prevede di completare e testare un prototipo industriale del robot quest’estate.

Il robot è stato progettato sia per la forza che per la versatilità, per la finezza e la forza bruta. Costituito da baccelli ragnateli di forma triangolare, ciascuno lungo solo un paio di piedi, può manovrare attorno alle articolazioni del gomito. Le sospensioni integrate consentono di superare agevolmente dossi e detriti. Con il suo trio di gambe che premono verso l'esterno e un potente motore, mantiene la trazione all'interno di un tubo e può trainare centinaia di piedi di cavi di alimentazione e tubi di spruzzatura del peso di 1.800 libbre. "Il nostro obiettivo è un isolato", afferma Duncan. L'obiettivo è riuscire ad accedere a una conduttura in un incrocio, quindi riparare e rinforzare i tubi che escono in ogni direzione da lì.