Robots para las centrales nucleares
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Robots
para
las
centrales
nucleares
por Taylor Moore
Odex, un robot móvil con potencial para usos múltiples. (Cortesía de Odetics)
En los Estados Unidos de América, la tecnología de los robots utilizada en las operaciones de limpieza
de TMI-2 y otras centrales nucleares ha suscitado interés y ha orientado las investigaciones sobre la
forma en que mejor se podrían utilizar los robots
Limitados en el pasado a las 1976. Pero la fuerza de los cambios robots industriales no consideran
páginas de la ciencia ficción, en los tecnológicos y la presión de la com- que las compañías eléctricas sean un
últimos años los robots han atraído petencia económica internacional mercado potencial importante, se
de forma espectacular la atención prometen un acelerado ritmo de están fabricando robots de aplica-
del público y de la comunidad despliegue de robots para los años ciones especiales para que realicen
comercial industrial. Muchos venideros. Algunos expertos pre- actividades de inspección y man-
observadores consideran que dicen que para 1990 este país puede tenimiento dentro de las centrales
constituyen el sello de la neo- llegar a tener 100 000 robots en nucleoeléctricas, donde los niveles
industrialización, al imprimir un funcionamiento - u n a décima parte de radiación, el calor y la humedad
renovado vigor económico y carácter del total programado a nivel mundial. impiden la presencia de trabajadores
competitivo a industrias deprimidas En la mayoría de las industrias o limitan seriamente sus posibilidades
mediante el aumento de la produc- en que se han introducido o se de trabajo. Sería muy conveniente
tividad y la reducción del costo de espera introducir robots en canti- añadir robots al personal de una
la mano de obra. dades significativas, tales como la central nuclear para que realizaran
Sin embargo, al mismo tiempo producción de automóviles, la muchas de estas tareas, ya que
los trabajadores suelen reaccionar metalurgia y la fabricación de eximiría al hombre de algunas de
con recelo ante la imagen mental maquinaria, los incentivos de la las labores más onerosas y molestas
de un robot capaz de realizar una introducción de robots se relacionan y, posiblemente, permitiría realizar
tarea que antes requería un ser directamente con la preservación o determinadas tareas con la central
humano. Sin duda, las repercu- recuperación de ventajas competi- en línea, evitándose así costosas
siones sociales de la robotización tivas mediante la reducción de los paradas de la central para actividades
de la industria norteamericana serán costos unitarios de producción y el de inspección y mantenimiento.
motivo de mayores inquietudes para mejoramiento de la calidad de los Algunos de los robots en con-
los trabajadores, administradores y productos. Pero para algunas strucción para aplicaciones en las
dirigentes por igual a medida que industrias, el atractivo de los robots compañías eléctricas representan el
un mayor número de robots radica en la posibilidad que tienen estado actual de los conocimientos
irrumpan en las industrias. de trabajar en medios peligrosos, en ingeniería de la robótica, y los
Según la Robotics Industries reduciendo así los riesgos asociados esfuerzos de investigación afines
Association, a fines de 1983 sólo se al trabajo a que se expone el hombre. podrían producir novedades de
habían distribuido en los Estados Este es el caso de la industria de amplia aplicación en otras industrias.
Unidos 6300 robots de los cuales la generación de electricidad. Aunque En la actualidad el EPRI tiene
mayoría se había instalado desde la mayoría de los fabricantes de algunos proyectos encaminados a
El Sr. Moore es miembro del personal del EPRI Journal, de donde se tomó este artículo para su reimpresión. El EPRI es el Electric
Power Research Institute, de los EE.UU., P.O. Box 10412, Palo Alto, California 94303. Los colaboradores técnicos del EPRI en la
preparación de este artículo fueron Floyd Gelhaus, Michael Kolar, Thomas Law, Adrian Roberts y R.K. Winkleblack.
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La energía nucleoelectrica y la electrónica
evaluar las posibilidades técnicas y doras para apoyar diversas aplica- está parado, porque mientras está
económicas de la aplicación de ciones, "tienen que recorrer un largo en funcionamiento los niveles de
robots en las operaciones de las trecho", según palabras de Taylor, radiación resultarían demasiado
compañías eléctricas y a transmitir antes de poder demostrar ventajas altos para el hombre aunque estuviera
los conocimientos así alcanzados a prácticas significativas en las labores provisto de toda la indumentaria
los profesionales de dichas com- de las centrales nucleares. Pero, protectora. Por lo general estas
pañías, que tienen abundante como añade Taylor, esos robots actividades se posponen hasta las
trabajo en espera de robots que están en construcción y se espera paradas forzosas previstas para carga
demuestren ser confiables y eficaces que los ensayos iniciales ofrezcan de combustible, a fin de reducir al
desde el punto de vista del costo. ideas valiosas acerca de sus verda- mínimo las interrupciones de la
Esa investigación tiene necesaria- deras posibilidades. central. Por consiguiente, pueden
mente un largo alcance. La industria Poco después que se fabricaron formar parte de la vía crítica de
de la robótica, que según la defini- los brazos manipuladores telediri- actividad que resulta necesaria para
ción más amplia tiene menos de gidos para utilizarlos en células volver a poner en funcionamiento
20 años, sigue en una etapa inci- calientes y en actividades de reela- la central.
piente a la espera de mejoras técnicas boración de combustible, en el Las demoras son críticas para la
sustanciales en sistemas visuales, decenio de 1950 se presentó por disponibilidad de la central y,
miniaturización y controles mediante primera vez, en la instalación nuclear además, costosas. La energía que
computadora, antes de que robots Hanford del estado de Washington, se compra para sustituir la produc-
verdaderamente económicos, ver- un brazo fijado a un transportador ción de un reactor de 1000 MW(e)
sátiles y potentes pasen a ser artículos con cámaras y luces. El vehículo cuesta diariamente un promedio de
comerciales corrientes. Pero el transportador teledirigido, fabricado 500 000 dólares. Los robots podrían
éxito de la I y D en materia de robots por Westinghouse Hanford Co., contribuir a aumentar la disponibili-
en años recientes indica que esas recibió el nombre de Louie después dad de la central al evitar demoras
máquinas saldrán de los laboratorios que un técnico garabateó el apodo en las paradas forzosas previstas y
y entrarán en el mercado comercial en el brazo del robot. Louie demostró realizar algunas tareas mientras el
antes de que finalice este decenio. ser un trabajador tenaz, versátil y reactor está en funcionamiento.
Las investigaciones del EPRI sobre duradero y todavía presta servicios.
aplicaciones de la robótica están En la actualidad el reglamento
Algunos aspectos fundamentales federal limita a los operarios de la
dirigidas, al menos en parte, a sobre la forma en que este equipo se
garantizar que cuando llegue ese esfera nuclear a no más de 3 rem
aplica distinguen a los equipos por trimestre o a un total anual de
momento, las compañías eléctricas robóticos para aplicaciones en las
tengan una clara comprensión de los 5 rem*. Esto significa que para
centrales nucleares de los ya muy muchos trabajos habituales se debe
servicios que los robots pueden conocidos robots industriales —esos
prestarles y puedan determinar si asignar a un gran número de operarios
dispositivos fijos que habitualmente una pequeña parte del trabajo, ya
su empleo tiene sentido desde el se utilizan para operaciones de selec-
punto de vista económico. que cada uno alcanzará rápidamente
ción y colocación u otras tareas muy el límite de EPR tras lo cual deben
reiterativas. quedar limitados a zonas exentas de
Muchas de las aplicaciones radiación hasta el siguiente trimestre.
Robots para centrales nucleares industriales de los robots persiguen Por consiguiente, las compañías de
No es nuevo el empleo de equipos el objetivo de sustituir a los trabaja- electricidad se ven obligadas a
teledirigidos y similares a los robots dores con máquinas que son más emplear cantidades significativas de
para proteger a los trabajadores en productivas, eficaces y exactas. Pero operarios temporeros, o a los llama-
las zonas de alta radiación de las en el caso de las aplicaciones dos móviles, a saber, el personal
centrales nucleares. John Taylor, nucleares, el objetivo no es tanto que pasa a otro trabajo después que
uno de los vicepresidentes del EPRI sustituir a los trabajadores como ha recibido el límite de EPR.
y director de la División de Energía extender su presencia —por ejemplo, Conforme a una estimación de
Nucleoelectrica, divide el equipo proyectar su alcance hasta las zonas la Nuclear Regulatory Commission
robótico para aplicaciones nucleares de una central nuclear en las que el (NRC), cada hombre-rem de exposi-
en dos categorías amplias: los medio térmico o radiactivo prohibe ción del personal tiene un valor de
dispositivos para un fin determinado o limita la presencia del hombre. 1000 dólares para las compañías
con capacidad limitada para realizar R.K. Winkleblack, un director eléctricas, aunque algunas asignan un
diferentes operaciones, y los robots de proyectos del EPRI de la División valor de por lo menos 5000 dólares
reprogramables y de uso general de Energía Nucleoelectrica expresa: a un hombre-rem. Algunos tipos
con cierto grado de inteligencia "En contraste con la mayoría de las de trabajos, como los estudios sobre
artificial basada en computadoras. aplicaciones de la robótica, queremos la protección radiológica y la
mantener al hombre en los circuitos inspección de sistemas de refrigera-
"Creo que la primera categoría
en vez de sustituirlo, para que observe ción primarios del reactor pueden
ha alcanzado un nivel de madurez
el trabajo, adopte decisiones y con- estar asociados a campos de radia-
razonable", dice Taylor. En el Non-
trole al robot. "Para hablar con ción de varios cientos de rads por
destructive Evaluation (NDE) Center
propiedad", añade Winkleblack, "los hora.
del EPRI y entre los fabricantes de
dispositivos que procuramos son
reactores, los contratistas de servicios En el futuro, las compañías
equipos controlados a distancia y no
nucleares y algunas compañías eléc- eléctricas quizá tengan que enfrentar
verdaderos robots".
tricas, los dispositivos de este tipo límites de EPR aún más adversos.
se emplean en la actualidad para Además de las directrices que exigen
tareas como corte de tuberías, Aumento de la disponibilidad a las compañías mantener los niveles
soldadura, inspección y reparación La motivación económica del de EPR "dentro de los límites más
de los tubos del generador de vapor, empleo de robots para la inspección bajos que razonablemente se puedan
así como en la exploración ultra- y el mantenimiento de las centrales conseguir", durante algunos años
sónica de secciones de las tuberías nucleares se centra en sus posibili- la NRC ha estudiado propuestas para
para detectar fisuras. Taylor añade: dades para aumentar la disponibili- reducir las normas de EPR; ese hecho
"Estos dispositivos han demostrado dad de la central; otra razón es su
ser absolutamente esenciales; hay posibilidad de reducir la exposición
algunos trabajos que simplemente profesional a las radiaciones (EPR) * En la práctica internacional, el rem ha
del personal de la central. sido reemplazado por el sievert de
no podríamos hacer sin ellos." conformidad con las recomendaciones de
Los robots de la segunda cate- Muchas de las actividades de la Organización Internacional de
goría, los que tienen suficiente inspección y mantenimiento sólo Normalización. Un sievert corresponde a
inteligencia basada en computa- pueden realizarse cuando el reactor 100 rem.
32 OIEA BOLETÍN, OTOÑO DE 1985
La energía nucleoeléctrica y la electrónica
podría tener una repercusión multi- cada central, incluido el examen de dispuestos a dar respaldo financiero
plicativa en los gastos de las todos los costos de la entrada de a la tecnología durante su fase de
compañías eléctricas por concepto personal en las zonas de radiación, demostración. Esto contrasta con
de exposición del personal. a fin de determinar si las aplica- la situación del Japón, donde las
ciones de la robótica para ese tipo relaciones de cooperación entre las
de inspecciones son económicas. empresas eléctricas y los vendedores
Análisis de la viabilidad En el estudio de Battelle para el han permitido lograr un enfoque
EPRI se exploraron las posibles más unificado.
El EPRI y la NRC han patro-
aplicaciones en el mantenimiento
cinado evaluaciones preliminares
a fin de seleccionar tareas deter- Desarrollo de prototipos
de las posibles aplicaciones de la
minadas que fueran comunes a Lo más importante de las investi-
robótica en las centrales núcleo-
muchas centrales nucleares, con- gaciones del EPRI en robótica es su
eléctricas. La NRC, motivada
stituyeran una parte importante de participación en el desarrollo y
fundamentalmente por el objetivo
los costos de mantenimiento y fueran ensayo de varios prototipos de
de reducir las dosis de radiación del
realizables dentro de los límites de sistemas de robots que podrían ser
personal, examinó ante todo las
la tecnología de robots existente. precursores de máquinas disponibles
tareas de vigilancia y supervisión en
Se hicieron análisis complementarios a escala comercial. Algunos de
un estudio que realizó la Remote
de costo-beneficio en relación con estos robots podrían usarse como
Technology Group. El análisis del
el empleo de robots en la limpieza vehículos de acarreo para transportar
EPRI, que llevó a cabo Battelle,
de la cavidad del reactor, la vigi- a zonas de alta radiación otros
Columbus Laboratories, se centró
lancia con fines de protección equipos robóticos tales como un
en las actividades de mantenimiento
radiológica y el desatornillado y desatornillador de aletas o un
y trató de determinar posibles
fijación de aletas. A pesar de la reparador de los tubos del generador
mejoras de la disponibilidad así
aplicabilidad de la tecnología de de vapor, poner a funcionar el dis-
como oportunidades de reducir la
robots existente a estas tareas, se positivo más pequeño y vigilar su
exposición a las radiaciones.
concluyó que ninguna de ellas actividad. Por otra parte, algunos
En cada estudio se intentó
podría realizarse con robots sin robots menos capaces para trabajos
cuantificar el costo en EPR y
antes perfeccionar la tecnología. complicados podrían usarse como
horas-hombre de diversos trabajos
que un sistema de robot podría ser Aplicando el método del valor maestros inteligentes para controlar
capaz de realizar; después se com- neto actual, los investigadores de el trabajo de los autómatas más
pararon los costos con los del robot Battelle hallaron que el costo del fuertes.
y sus sistemas auxiliares y personal empleo de robots en la limpieza de Algunos prototipos de robots se
de apoyo conexos. la cavidad; del reactor y en el están empleando por primera vez en
Las tareas de vigilancia e inspec- atornillado.de mantenimiento se la recuperación y limpieza de la
ción evaluadas en el estudio de la amortizaría en menos de un año, unidad 2 dañada de la central nuclear
NRC abarcan desde la detección de y que los costos de su aplicación a de Three Mile Island, Pensilvania,
fugas de vapor o agua, la verifica- la vigilancia con fines de protección emplazamiento donde en marzo de
ción de las posiciones de las válvulas radiológica se amortizarían en unos 1979 ocurrió un accidente con
y la lectura de calibradores hasta la tres años. Luego se comprobaron pérdida de refrigerante que destruyó
medición de los niveles de radiación los resultados empleando una escala gran parte del núcleo del reactor y
en los componentes y diversos de valores para los costos por bloqueó el acceso de seres humanos
métodos de muestreo para detectar tiempo de parada forzosa y por a grandes zonas del edificio de con-
la contaminación. En el estudio del exposición a las radiaciones. tención del reactor. La inspección
EPRI se examinaron 22 tareas que Hasta con los valores más bajos a distancia ha demostrado que
se realizan habitualmente o durante (700 dólares por exposición existen campos radiactivos de
la recarga de combustible, incluidos rem/hombre y 300000 dólares por hasta 3000 rad/h en algunas zonas
el mantenimiento del mecanismo de cada día de parada forzosa), la de contención*.
impulsión de las barras de control, robotización del atornillado de Según Adrian Roberts, director
la reparación de los tubos del mantenimiento se amortizaría en principal de programas de la División
generador de vapor, y la reparación poco más de un año, mientras que de Energía Nuclear del EPRI y
o sustitución de varias bombas y los costos de las actividades de director de su programa de informa-
válvulas. vigilancia con fines de protección ción y examen de TMI-2, las activi-
radiológica requerirían, según el dades de limpieza de TMI se han
Aunque el alcance de las activi-
estudio, menos de cuatro años. En convertido en un acicate muy fuerte
dades analizadas era diferente, en
total, el estudio indicó ahorros para el desarrollo de equipos
ambos estudios se concluyó que
fluctuantes entre 100000 y un robóticos. "En TMI tenemos un
había beneficios económicos netos
millón de dólares por robot en valor reto para la robótica, que es real y
positivos y potencialmente impor-
neto actual, con un precio de compra de actualidad; algunos de los tra-
tantes en la aplicación de robots en
de cada robot proyectado en menos bajos simplemente no pueden
las centrales nucleares. En el estudio
de 200 000 dólares. hacerse más que a distancia. Y
de la NRC, basado en la aplicación
de una metodología costo-beneficio No obstante, los investigadores como no podemos esperar por el
en dos centrales existentes, se con- de Battelle hicieron una importante robot perfecto, estamos aprove-
cluyó que la tecnología de la robótica salvedad, a saber, la limitada dis- chando la labor realizada en varias
disponible en el mercado puede ponibilidad de equipos comerciales esferas para crear robots que lo
adaptarse a las centrales existentes robóticos diseñados específica- hagan. Si se demuestra que los
y reducirá tanto la exposición de mente para aplicaciones nucleares. robots sirven para determinados
los trabajadores a las radiaciones Como la industria nuclear no ha trabajos en TMI, podrán emplearse
como los costos de funcionamiento constituido un mercado importante en otras centrales nucleares."
de la central. para los fabricantes de robots, en De hecho, en TMI se han realizado
Sin embargo, en el estudio de la general se ha dejado este giro a varios ensayos con robots desde que
NRC se advirtió que los beneficios firmas comerciales más pequeñas ocurrió el accidente. En agosto de
pueden variar significativamente de que pueden adaptar los equipos 1982, se utilizó un vehículo tipo
una central a otra debido a diferen- robóticos a aplicaciones de poco tanque con orugas dirigido a distan-
cias en los factores del diseño y en volumen. cia, de 25 libras (11 kg), suministrado
el historial de explotación. En el Por consiguiente, señala el estudio,
informe se alienta a las compañías la industria nuclear necesita financiar * En la práctica internacional, el rad ha
eléctricas a que realicen análisis de de alguna manera estas innovaciones sido reemplazado por el gray. Un gray
costo-beneficio específicos para o atraer a empresarios que estén corresponde a 100 rad.
OIEA BOLETÍN, OTOÑO DE 1985 33
Robots en TMI-2
Las labores de limpieza y recuperación del reactor dañado de TMI-2 en Pensilvania constituye un reto singular para la
aplicación de la tecnología de los robots. Dos manipuladores teledirigidos llamados Fred y SISI han prestado ya servicio
en actividades de vigilancia y descontaminación. Al RRV, apodado Rover, se le ha asignado la tarea de inspeccionar el
sótano contaminado del edificio de contención del reactor. Se ha creado una máquina teledirigida de desbastamiento para
eliminar las capas contaminadas de los pisos de hormigón. Se ha confiado a Louie, modificado especialmente para el
trabajo en T M I , la vigilancia de los niveles de radiación a medida que se descontamina el tanque de desmineralización de
la central. Se ha propuesto que Rosa, un versátil brazo manipulador teledirigido, ayude en la descarga de combustible del
núcleo del reactor de TMI-2.
Rosa
(extracción de combustible del núcleo)
SISI
(vigilancia por control remoto)
r\ r\ Edificio
auxiliar
to LFCZDC
KJ v_y j
3-
Desbastadora teledirigida Fred
(descontaminación) (descontaminación)
34 01EA B O L E T Í N , OTOÑO DE 1985
La energía nucleoeléctrica y la electrónica
por el DOE y llamado SISI (sistema
de inspección en servicio) para foto-
grafiar y obtener lecturas de la radia-
ción en zonas aledañas al sistema de
agua de reposición y purificación
del agua de la central. Los filtros
del sistema de agua están muy con-
taminados con materiales de fisión
procedentes del sistema de enfria-
miento primario del núcleo. En la
primavera siguiente se instaló un
pulverizador de agua a alta presión
en un dispositivo dirigido a distancia
de seis ruedas, apodado Fred, y se
usó para descontaminar las paredes
y el piso de un cubículo de bombeo
situado en el sótano del edificio
auxiliar. Fred pesa 400 libras
(181 kg); su brazo mecánico puede
levantar 150 libras (68 kg) y
extenderse hasta una altura de
6 pies (1,8 m).
El venerable Louie, de la
Westinghouse Hanford, fue llevado
a TMI para realizar una caracteriza-
ción radiológica durante la des-
contaminación del sistema de puri-
ficación del agua. Louie, conocido
oficialmente como vehículo de
transporte teledirigido, se usará
para vigilar los niveles de radiación
a medida que se eliminen del sistema
de agua las resinas del desmineraliza- IRIS —Sistema de inspección industrial teledirigido— es un robot de uso general que se
dor. Aunque para esta operación utiliza en medios riesgosos. (Cortesía de EPRI)
no se necesitará la fuerza de sustenta-
ción de aproximadamente 1000 libras
(454 kg) del robot, sus cámaras de
televisión protegidas contra la Franklin Partnership, de Pensilvania, de TMI. Una característica impor-
radiación pasarán una dura prueba y diseñado por William Whittaker, tante del diseño es que el armazón
cerca del tanque desmineralizador, profesor auxiliar de ingeniería civil fijado sobre el chasis se puede des-
cuya lectura por contacto es de y director del laboratorio de robótica montar para colocar otro equipo
3000 rad/h. de la CMU. Se caracteriza por llevar en el transportador. El segundo
Quizás el empeño más ambicioso a bordo un innovador sistema de vehículo de base RRV ha sido
hasta ahora en la aplicación de la cable umbilical bobinado diseñado modificado por Pentek, Inc., contra-
robótica a las operaciones de para que el vehículo pueda sortear tista de obras del EPRI en TMI, y está
limpieza de TMI haya sido el desa- los obstáculos sin trabar el cable. dotado de una desbastadora neumá-
rrollo por el Civil Engineering and Un armazón de acero inoxidable tica y un sistema de vacío para
Construction Robotics Laboratory fijado en la base del transportador eliminar de los pisos la capa superior
de la Carnegie-Mellon University soporta el carrete del cable, las de concreto contaminada en algunas
(CMU), con el apoyo del EPRI, del cámaras, los instrumentos de vigi- partes del edificio del reactor.
vehículo de reconocimiento a lancia y los sistemas de control. Un tercer RRV permanece en el
distancia (RRV) para explorar el El diseño del vehículo también laboratorio de robótica de la CMU
sótano del edificio de contención permite someterlo a una rápida des- en espera de innovaciones ulteriores.
del reactor. El sótano, al que contaminación por nebulización Entre otras tareas para las que se
ningún ser humano ha entrado desde con agua después que abandona las propone efectuar modificaciones
hace más de cinco años, sigue zonas de trabajo. futuras al prototipo de RRV figuran
estando muy contaminado por el Un equipo de dos personas con- la recogida de muestras de líquido
fango radiactivo que dejaron trola el RRV desde un tablero pro- y fango del sótano de contención,
aproximadamente 600 000 galones visto de monitores de televisión y recogida de muestras de concreto
(2270 m 3 ) de agua, incluida el agua emplazado a una distancia prudente del piso y las paredes del núcleo y
primaria de enfriamiento, la mayor de la zona de riesgo (en TMI, esta el desmantelamiento de algunas
parte de la cual se ha extraído ya distancia es mayor de 500 pies, o estructuras menores.
por bombeo. 150 m); una persona dirige el equipo "En TMI se necesita disponer de
Al RRV, apodado Rover por la y manipula las cámaras mientras que vehículos de trabajo que sean muy
Corporación Nuclear GPU, com- la otra opera el carrete del cable. potentes, fiables y tengan una gran
pañía de electricidad que funciona Varios grupos de operadores hicieron movilidad", explica Whittaker, el
en TMI, se le ha asignado la tarea prácticas de maniobras con el RRV diseñador del RRV. "Los problemas
de entrar en el obscuro y húmedo durante algunos meses por un existentes en TMI son muy físicos
sótano mediante una grúa de izaje, recorrido improvisado con obstáculos y activos, y para resolverlos se nece-
inspeccionar el lugar con sus tres en el edificio de turbinas anexo (zona sitan equipos igualmente físicos y
cámaras de televisión y hacer un de estacionamiento para gran parte activos. Ahora bien, es seguro que
reconocimiento radiológico del del trabajo de limpieza) a modo de ninguna máquina podrá hacerlo
área con varios instrumentos de preparación para hacer descender todo, por eso nos proponemos crear
detección que lleva a bordo. el vehículo al sótano de contención. una familia de estos artefactos. Uno
El RRV, de seis ruedas y 1000 Ib El RRV es el primero de tres de los módulos podría ser un RRV
(454 kg) de peso, fue construido en vehículos teleguiados similares plenamente configurado para super-
un esfuerzo conjunto del EPRI, que se construirán en el marco del visar la actividad de un robot auxiliar
CMU, GPU Nuclear, DOE y la Ben programa conjunto de recuperación que solamente portaría herramientas.
01EA B O L E T Í N , OTOÑO DE 1985 35
La energía nucleoelectrica y la electrónica
Otra posibilidad es una versión en Según Floyd Gelhaus, un director permitirán al Odex salvar los
miniatura del RRV radiodirigido de programas del EPRI que está obstáculos que encuentre en el
desde un vehículo madre." evaluando las posibles aplicaciones interior de una central energética.
No hay duda de que los equipos nucleares del IRIS y de otros robots,
robóticos están resultando ser una en su forma actual el dispositivo de
valiosa herramienta en las activi- la ARD ha sido diseñado exclusiva-
dades de recuperación de TMI. Se mente como vehículo de vigilancia Desarrollo futuro
han previsto otras aplicaciones de por control remoto. "Su capacidad Desde el punto de vista tecno-
robots en el emplazamiento. Para para hacer trabajos fuertes es lógico, puede que el Odex esté cerca
el vaciado de combustible del limitada", dijo Gelhaus, "pero la del robot inteligente y completa-
núcleo del reactor de TMI, plani- movilidad y la configuración autó- mente autónomo que según los
ficado, en principio, para el año noma del transportador, unidas a su investigadores representaría la unión
próximo, se ha propuesto el empleo capacidad para transportar varias definitiva de la automatización de la
de un brazo manipulador construido cargas útiles, lo convierten en un máquina y la esfera en desarrollo de
por la Westinghouse Electric Co. valioso miembro del personal la inteligencia artificial. La capaci-
que se conoce por el nombre de robótico". dad para maniobrar alrededor o por
Rosa (siglas en inglés de brazo de Según los planes de Gelhaus, los encima de los obstáculos bajo la
servicio dirigido a distancia). Rosa, técnicos del NDE Center del EPRI dirección a distancia de un operador
que también puede funcionar debajo pondrán a prueba el robot antes de se aproxima al nivel de integración
del agua, es ya conocido en algunas llevarlo a un medio no radiactivo del control por computadora que se
compañías de electricidad que en una central recién construida. necesitará para que un robot sea
explotan reactores de agua a Duke Power Co. ha convenido en capaz de responder de manera
presión, por su capacidad para que los ensayos se realicen en su autónoma a un conjunto de instruc-
inspeccionar y reparar automática- nueva central nuclear de Catawba. ciones programadas remitiéndose a
mente los tubos del generador de La última fase consistirá en poner una base de datos independiente
vapor después de instalado en éste a prueba y evaluar el dispositivo en para su ubicación, destino, recorrido
por el personal de servicio. una central nuclear en funciona- y tareas.
miento. Sin embargo, consumar la unión
Gelhaus está estudiando también entre los robots y la inteligencia
cuáles serían las posibles aplica- artificial es un objetivo de investiga-
En espera de los acontecimientos ciones del que probablemente sea ción de largo alcance, porque entre
Además de los robots que se han el robot más avanzado de los otras dificultades están ampliar las
desplegado en TMI, el EPRI está construidos hasta el presente: una fronteras del modelado de la geo-
evaluando otros dos prototipos que máquina de seis extremidades que metría tridimensional de las com-
podrían resultar útiles en las cen- puede caminar libremente, conocida putadoras y estructurar grandes
trales nucleares. Estas máquinas porOdex. Gelhaus observa que el cantidades de datos de computadora
podrían convertirse en parientes prototipo del Odex, construido por para el acceso lógico del robot.
cercanas de las máquinas de la Odetics, Inc., "representa un notable Varios programas de investigación,
familia de robots de TMI que adelanto en su relación peso- militares y no militares, en todo el
Whittaker tiene en proyecto. potencia", ya que puede levantar país se están centrando en los
Una de ellas, fabricada por más de cinco veces y media sus aspectos de las matemáticas y la
Advanced Resource Development 370 libras (168 kg) de peso. Casi ciencia de las computadoras que a la
(ARD) Corp., se conoce como todos los demás robots pueden larga se aplicarán en este desafío. La
sistema de inspección industrial levantar poco más de la vigésima Oficina de Investigaciones Navales
teledirigido (IRIS). El IRIS, parte de su peso. Y, añadió Gelhaus, y la Agencia de Proyectos de
diseñado como un robot multi- "Con esa potencia podría tener Investigaciones Avanzadas para la
propósito de vigilancia e inspec- numerosas aplicaciones". Odetics Defensa proporcionan la mayor
ción para medios riesgosos, es un ha exhibido a Odex en cinta de parte de los recursos de los pro-
transportador montado en orugas, video por todo el país, incluidas gramas militares. Otros programas,
relativamente pequeño (en com- escenas donde se le vé levantando incluidos los de Stanford University,
paración con el RRV), y accionado la parte posterior de una camioneta. Purdue University, University of
por baterías, en el que se pueden Debido a que cada uno de los Michigan, Massachusetts Institute
instalar sensores ópticos, de audio articuladores, o extremidades, de of Technology y CMU, incluyen
y ambientales, manipuladores y Odex tiene su propia micropro- I y D tanto con fines militares como
subsistemas de comunicaciones y cesadora y a que una séptima no militares.
control. computadora coordina el movi- Irving Oppenheim, profesor
El IRIS pesa 200 libras (91 kg) miento general, se pueden realizar auxiliar de ingeniería civil de la CMU,
y está dotado de un singular sistema complejas maniobras dirigidas por está trabajando con el EPRI en un
de radiocomunicación de alta fre- un operador o por una computadora proyecto de investigaciones que
cuencia diseñado especialmente a distancia. La máquina puede hacer incluye algunos aspectos del pro-
para funcionar en un medio lleno un giro de 360 mientras se desplaza blema y tiene por objeto la posibili-
de barreras físicas e interferencia de en cualquier dirección. Sus extremi- dad de aplicar la. inteligencia artificial
señales, lo cual le brinda más movili- dades articuladas le permiten adoptar en robots para trabajos de construc-
dad y alcance que la mayoría de seis perfiles diferentes, desde una ción y mantenimiento. Ya los
los demás robots construidos hasta configuración erecta y angosta para japoneses están utilizando amplia-
ahora. Un brazo extensible y un pasar por puertas estrechas hasta una mente dispositivos automáticos para
sistema de televisión tridimensional baja y aplanada. El Odex está equi- diversas tareas en la construcción,
con lente de foco regulable y micró- pado con cámaras de TV gemelas pero, en general, no son dispositivos
fonos instalados en un soporte para la transmisión visual. inteligentes. Según Oppenheim se
inclinable reducen la carga útil a "El Odex constituye un paso de necesitan dos elementos para que
70 libras (32 kg). Con el tiempo, el avance en el estado actual de los los robots sean autónomos: capaci-
IRIS contendrá algunos elementos conocimientos", dice Gelhaus, "pero dad para detectar y evitar los
limitados de inteligencia que le habrá que hacer cuidadosas investi- obstáculos de manera lógica y una
permitirán rehacer su recorrido a gaciones para determinar sus apli- forma de modelar el ámbito tri-
la inversa incluso si las señales de caciones en una central nuclear". dimensional de trabajo del robot
control normales se perdieran o La labor del EPRI con Odetics ha para que su "mapa mundi" pueda
estuvieran bloqueadas por dado lugar a modificaciones con- referenciarse a medida que ejecuta
interferencia. ceptuales en materia de diseño que la tarea asignada.
36 OIEA B O L E T Í N , OTOÑO DE 1985
"Herman" es un manipulador móvil que
Este robot controlado por radio, llamado se utiliza en la central Y-12 de Oak Ridge, ISIS, diseñado por Hispano Suiza, se
"Kluge", se diseñó con fines de Tennessee, como sistema de reserva emplea en el reactor Chinon A3 en
vigilancia y para transportar diferentes para trabajar en medios tóxicos o Francia para realizar reparaciones.
tipos de equipos. (Cortesía de radiactivos. (Cortesía de Martin (Cortesía de Hispano Suiza)
Cybernation Inc.) Marietta Energy System, Inc.)
Evolución de la robótica
A u n q u e la industria de la robótica c o m o tal surgió hace con una c o m p u t a d o r a ; y , por ú l t i m o , los M 4 son robots
menos de dos decenios, su tecnología puede exhibir amplios con "inteligencia a r t i f i c i a l " capaces de funcionar con
antecedentes antiguos y remotos —desde figurillas musicales total a u t o n o m í a .
hasta manipuladores mecánicos y máquinas programables— Hoy se considera en general que la tecnología se
en t o d o el m u n d o . encuentra en la fase M 3 , y que la investigación y el desa-
Por e j e m p l o , los antiguos griegos, egipcios, etíopes y r r o l l o están de lleno en el nivel M 4 . Las plaquetas (chips)
chinos crearon una variedad de figuras móviles accionadas para computadoras, los sensores, las cámaras de televisión
por agua y vapor. Más tarde, en el siglo X V I I I e inicios del y otros dispositivos electrónicos están impulsando la
X I X , los artesanos suizos idearon " a u t ó m a t a s " animados evolución. Sin embargo, los expertos dicen que la eco-
que p o d í a n escribir, dibujar y tocar instrumentos musicales, nomía dictará el alcance de las futuras aplicaciones.
y los franceses crearon telares mecánicos controlados En la industria nuclear, las grúas y los manipuladores
mediante tarjetas perforadas, i n t r o d u c i e n d o así la primera mecánicos utilizados en la primera fase del desarrollo se
máquina programable. encuentran entre los precursores de los más avanzados
Sin embargo, el término " r o b o t " no se empleó amplia- sistemas de c o n t r o l r e m o t o y de r o b ó t i c a de la actualidad.
mente hasta 1 9 2 1 , cuando se estrenó en Londres la obra En 1958 la Hughes A i r c r a f t creó u n o de los primeros
Rossum's Universal Robots del dramaturgo checoslovaco robots de uso práctico para manipular materiales radiactivos
Karel Capek, que popularizó el derivado de la palabra en las instalaciones nucleares de los Estados Unidos de
checa robota que significa trabajo forzado. América.
En la actualidad la definición de la palabra " r o b o t " El año pasado, en un seminario internacional convocado
explica los rápidos avances tecnológicos y las expectativas conjuntamente por el O I E A y la Agencia para la Energía
modernas. En los Estados Unidos, la Robotics Industries Nuclear de la Organización de Cooperación y Desarrollo
Association define el robot c o m o un " m a n i p u l a d o r m u l t i - Económicos surgieron algunos indicios de lo m u c h o que
funcional reprogramable ideado para mover materiales, ha avanzado la tecnología en la industria nuclear. Más de
piezas, instrumentos o dispositivos especializados mediante 200 participantes intercambiaron i n f o r m a c i ó n en la que
movimientos variables programados a f i n de realizar diversas detallaron los avances alcanzados en la electrónica, los
tareas". En el Japón se utilizan las siguientes clasificaciones: sistemas ópticos y visuales así c o m o en la tecnología de
los M I son manipuladores teledirigidos sencillos; los M 2 A materiales, que se han c o m b i n a d o para p e r m i t i r innova-
son dispositivos que pueden programarse para que realicen ciones y mejoras. (La publicación Proceedings of the
repeticiones fijas; los M2B son los que pueden realizar Seminar on Remote Handling in Nuclear Facilities, puede
repeticiones variables; los M 3 A son dispositivos de tecno- obtenerse ya dirigiéndose a O E C D , 2 rue André-Pascal,
logía más avanzada a los que el operador que dirige sus 75775 Paris, Cedex 16, Francia.)
movimientos puede enseñar una secuencia de pasos; los Las fotos que aparecen en estas páginas muestran algunos
M 3 B son robots que pueden controlarse numéricamente de los sistemas de robots que se u t i l i z a n en la actualidad.
La información para este a r t í c u l o proviene de " I n d u s t r i a l Robots on the L i n e " , p o r Robert A y r e s y Steve M i l l e r , Technology
Review ( m a y o / j u n i o de 1 9 8 2 ) , y de u n a r t í c u l o de T . Moore publicado en EPRI Journal (noviembre de 1 9 8 4 ) .
Surveyor puede utilizarse para vigilar la Un manipulador robótico que se El M F 3 , ideado por CMS Technologies, Inc.
radiación, detectar escapes de vapor y utiliza en las plantas de reelaboración en la República Federal de Alemania, se
leer los calibradores. (Cortesía de y en las instalaciones de desechos ha utilizado en el último decenio en las
Automation Technologies, tnc.) radiactivos del Japón. (Cortesía del centrales nucleares. (Cortesía de EPRI)
PNC, Japón)
OIEA BOLETÍN, OTOÑO DE 1985 37
La energía nucleoeléctrica y la electrónica
Dice Oppenheim: "Se están Westinghouse estudió la viabilidad "Existe alguna tecnología de
haciendo intentos para encontrar de emplear robots en un prototipo robots que permite realizar deter-
las matemáticas que permitan a los de reactor reproductor en gran minados trabajos", dice Kolar,
robots sortear obstáculos, y se está escala. En el análisis se tuvieron en "pero lo que no está nada claro es
trabajando con los que ya existen, cuenta distintas tareas de inspección que esas máquinas se hayan de
probándolos, descubriendo sus y mantenimiento, de rutina y no utilizar ampliamente en un futuro
deficiencias y modificándolos para habituales, y se esbozaron factores cercano." "Todavía hay que resolver
lograr algunos de los objetivos que de diseño que podrían mejorar la importantes incertidumbres, no sólo
se han de perseguir con esta capaci- aplicabilidad de los robots. Entre relativas a la dotación física y lógica
dad para esquivar los obstáculos. estos factores figuran zonas de de la tecnología, sino también a
Por ejemplo, estamos comprobando trabajo y acceso adecuadas, toma- otras cuestiones. ¿Será el tiempo
si un algoritmo de control puede corrientes para lámparas y de salida requerido para capacitar al personal
resolver la forma de ordenarle a un de potencia y la ubicación de y ejecutar un trabajo con los robots
robot que dé vueltas alrededor de equipos y otros obstáculos suficientemente corto para que
dos tubos, y que después se estire potenciales. resulte práctico? Eso todavía no
y toque un tercer tubo." A medida que se creen más robots está claro." Quizás la NRC decida
Los progresos en la segunda esfera de fines especiales para aplicaciones reglamentar algunos aspectos del
de investigación —dotar al robot de nucleares, aumentará la magnitud mantenimiento de la central, y
un modelo tridimensional preciso de la tarea de evaluar técnicamente todavía no está bien definido el
de su medio de trabajo— podrían esos dispositivos teniendo en con- papel de los robots en la concesión
conducir a que algún día el robot sideración los requisitos de las de licencias.
hiciera uso directo de los planos compañías de electricidad. El NDE "En última instancia todo se
originales o de los planos definitivos Center del EPRI puede asumir reducirá a la cuestión económica:
de toda una central nuclear. mayores responsabilidades en este ¿son los robots verdaderamente
Oppenheim explica: "Es necesario sentido, pues ya participó en la rentables?", pregunta Kolar. "A
que haya una estructura de datos, un evaluación técnica del IRIS. menos que disminuyan los costos
programa de computadora, que de los sistemas de robots o que
almacene todas las dimensiones de alguien ofrezca proporcionarlos
Nuevas posibilidades como parte de un conjunto de
la central, las aberturas en las
paredes, las zonas macizas, las Los esfuerzos de I y D específicos servicios, no creo que veamos
tuberías, las intersecciones, etc. y la necesidad inmediata de las generalizarse en breve el uso de
Existen dos métodos para abordar centrales nucleoeléctricas de dis- robots avanzados. Para el EPRI,
este problema. Uno consiste en minuir los costos de mantenimiento el problema es garantizar que en las
construir un robot que tenga sensores y el tiempo de exposición profesional centrales entre una buena tecno-
por todas partes y sencillamente a las radiaciones están abriendo logía. Pero primero, es necesario
mantenga ojos y oídos abiertos y nuevas posibilidades a la aplicación averiguar lo que son capaces de hacer
no toque nada. El otro consiste en de robots en tareas que la mayoría estas máquinas. Si lo logramos,
usar de alguna manera todos los de la gente preferiría no realizar. puede que los robots sean un éxito."
datos dimensionales que ya estén Sin embargo, pese a los significa- Las compañías de electricidad
registrados y figuren en los planos tivos logros alcanzados hasta la están demostrando un creciente
y en los sistemas de diseño ayudados fecha, los investigadores advierten interés en los robots para aplica-
por computadoras. Estamos explo- que aún queda mucho por hacer ciones en las centrales nucleares, por
rando el tipo de estructura de datos para que pueda considerarse seria- lo que la comunidad de I y D y la
que mejor se avenga al problema." mente que los robots son herra- industria de los robots están
Otra esfera en la que el EPRI ha mientas fiables y económicas. La respondiendo con una gama de dis-
promovido investigaciones es el introducción de robots en las positivos y máquinas con diversas
diseño de centrales nucleares centrales nucleares del país no se capacidades. Las actividades en
teniendo en cuenta los robots. producirá de inmediato, pero ya se curso constituyen un ejemplo de
Muchas de las dificultades que advierte claramente en el criterio cooperación en la esfera de la
entraña hoy día el uso de robots se industrial la tendencia a la aplica- investigación, en el que las com-
derivan del hecho de que las centrales ción de equipos robóticos cuándo pañías grandes y pequeñas, las
no fueron construidas teniendo en y dónde sea factible. universidades, los gobiernos y los
cuenta tales dispositivos; es probable Michael (Colar, que hasta hace grupos de investigación industrial
que las modernas centrales de poco fue director superior de pro- trabajan juntos para perfeccionar
reactores del futuro posean carac- gramas del EPRI y participó en el la tecnología. Si los éxitos recientes
terísticas especiales destinadas con- estudio realizado por el Instituto son en alguna medida indicio del
cretamente a admitir robots de sobre las aplicaciones de la robótica futuro, la perspectiva de que los
vigilancia o de mantenimiento. desde el comienzo de estas activi- robots hagan una contribución
En virtud de un contrato con el dades en 1981, refleja algunas importante al mejoramiento de la
EPRI, la División de Sistemas opiniones heterogéneas sustentadas economía de las centrales es
Energéticos Avanzados de la por los investigadores en esa esfera. alentadora.
Otras lecturas ...
Evaluation of Robotic Inspection Systems at Nuclear Power Plants, preparado por la Remote Technology Corp. para la
Comisión de Reglamentación Nuclear de los Estados Unidos de América, NUREG/CR-3717 (marzo de 1984).
Automated Nuclear Plant Maintenance, informe final para RP2232-1, preparado por Battelle, Columbus Laboratories,
505 King Avenue, Columbus, Ohio 43201 (1985).
"Industrial Remote Inspection System", por E.B. Silverman, Proceedings of the Robotics and Remote Handling in Hostile
Environments, National Topical Meeting, American Nuclear Society (1984).
38 O I E A B O L E T Í N , OTOÑO DE 1985También puede leer
