Diseño de un video Robot móvil para la inspección de tuberías de un sistema de alcantarillado

Todas las ciudades deben contar con un sistema de alcantarillado óptimo y funcional para la correcta disposición de las aguas negras, del mismo modo, las tuberías de agua potable deben contar con determinadas características que permitan un caudal y presión correcto para su distribución hacia los do...

Full description

Autores:: Rivera Núñez, Néstor Duvan
Sandoval Salguero, Juan Camilo

Tipo de recurso:: Trabajo de grado de pregrado

Fecha de publicación:: 2022

Institución:: Universidad de Ibagué

Repositorio:: Repositorio Universidad de Ibagué

Idioma:: spa

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spelling	Londoño Marín, William Alexander8b35bec0-667e-4291-9096-525ed1531f91-1Rivera Núñez, Néstor Duvan14f6fa2a-31af-4880-99f9-143928a097ab-1Sandoval Salguero, Juan Camilod7e05972-78ba-4707-962e-7fb0ccc0c1cd-12025-03-25T21:25:40Z2025-03-25T21:25:40Z2022Todas las ciudades deben contar con un sistema de alcantarillado óptimo y funcional para la correcta disposición de las aguas negras, del mismo modo, las tuberías de agua potable deben contar con determinadas características que permitan un caudal y presión correcto para su distribución hacia los domicilios. Sin embargo, se ha podido evidenciar en diferentes ocasiones que en los dos sistemas se generan taponamientos o rupturas debido a la incorrecta instalación y el uso indebido del alcantarillado: por derrumbes naturales, por desgaste de las tuberías y uniones, entre otros, lo cual a su vez obliga a que las empresas encargadas de supervisar y proveer este servicio tengan que destinar recursos en brindar soluciones. Un ejemplo de esto es la Empresa de Acueducto y Alcantarillado - IBAL, es la encargada de asegurar el servicio de acueducto y alcantarillado en la ciudad de Ibagué. Para garantizar sus labores y tener el sistema de alcantarillado funcional, la empresa cuenta con tres vídeos robots de los cuales uno es nuevo, uno superó su tiempo de uso y el tercero está inoperativo. Esto ha generado que muchas de las revisiones y certificaciones no se puedan realizar a tiempo, trayendo como consecuencia que cientos de familias tengan intermitencias en el servicio. En este trabajo se presenta el proceso de diseño, implementación y pruebas de un sistema de vídeo robot móvil teleoperado capaz de transportar una cámara a través de las tuberías de acueducto y alcantarillado para la inspección de su estado. Además, permite transmitir y grabar vídeo, para que los expertos y empresas de acueducto y alcantarillado realicen su diagnóstico.All cities must have an optimal and functional sewerage system for the proper disposal of sewage; likewise, drinking water pipes must have certain characteristics that allow a correct flow and pressure for their distribution to homes. However, it has been evidenced on different occasions that in both systems clogging or ruptures are generated due to incorrect installation and improper use of the sewer system: natural collapses, wear of pipes and joints, among others, which in turnforces the companies in charge of supervising and providing this service to allocate resources to provide solutions. An example of this is the Empresa de Acueducto y Alcantarillado - IBAL, which is in charge of ensuring the water and sewage service in the city of Ibagué. In order to guarantee its work and have a functional sewage system, the company has three video robots, one of which is new, one has exceeded its time of use and the third is inoperative. This has meant that many of the revisions and certifications cannot be carried out on time, causing hundreds of families to have intermittent service. This work presents the process of design, implementation and testing of a teleoperated mobile video robot system capable of transporting a camera through the water and sewer pipes to inspect their condition. In addition, it allows transmitting and recording video, so that experts and water and sewerage companies can make their diagnosis.PregradoIngeniero Electrónico1. Capítulo 1. Vídeo robot móvil.....3 1.1 Planteamiento del problema.....3 1.2 Justificación del problema.....3 1.3 Estado del arte.....4 1.4 Marco teórico.....7 1.4.1 Sistemas de alcantarillado.....7 1.4.2 Características de la tubería y elementos utilizados en un sistema de alcantarillado.....8 1.4.3 Importancia de la inspección del sistema de acueducto y alcantarillado.....9 1.4.4 Objetivos de las inspecciones en los sistemas de acueducto y alcantarillado.....10 1.4.5 Métodos de inspección en los sistemas de alcantarillado.....10 1.4.6 Tipos de mantenimiento e inspección en los sistemas de alcantarilladosegún la dificultad hallada en la red.....11 1.4.7 Partes que conforman un robot móvil.....12 1.5 Trabajo relacionado.....29 1.6 Objetivos.....32 1.6.1 Objetivo general.....32 1.6.2 Objetivos específicos.....32 1.7 Alcance.....33 2. Capítulo 2. Alternativas de solución.....35 2.1 Diagrama de bloques de la ejecución del proyecto.....35 2.2 Metodología del proyecto.....35 2.3 Análisis de posibles alternativas de solución.....38 2.3.1 Clases de sistemas de desplazamiento.....38 2.3.2 Tipos de fuentes de alimentación eléctrica.....39 2.3.3 Tipos de sistemas de procesamiento y control.....40 2.3.4 Tipos de sistemas de comunicación, transmisión y recepción de datos.....42 2.3.5 Cámara.....43 2.4 Alternativa seleccionada.....44 2.5 Diagramas y esquemas del proyecto.....45 2.5.1 Esquema general proyecto.....45 2.5.2 Diagrama de bloques del robot.....46 2.5.3 Diagrama de flujo del vídeo robot móvil.....47 3. Capítulo 3. Diseño y construcción.....49 3.1 Capa de software del sistema.....49 3.1.1 Configuración de la placa Raspberry.....49 3.1.2 Instalación y configuración de la antena WiFi.....49 3.1.3 Configuración de la Raspberry para el acceso remoto.....50 3.1.4 Visual Code – Instalación.....51 3.1.5 Demonio PiGPIO – Instalación.....51 3.1.6 Python 3 - Establecer predeterminadamente.....51 3.1.7 Virtualenv - Instalación entorno virtual.....51 3.1.8 Establecimiento de una IP fija privada.....51 3.1.9 Samba - Extracción de los archivos almacenados en la micro SD de la tarjeta Raspberry.....52 3.1.10 RPI – Instalación de monitor para la Raspberry.....54 3.1.11 Win32 Disk Imager - Para la creación de copias de seguridad.....55 3.1.12 Captura de imagen, grabación y transmisión de vídeo.....56 3.1.13 Diseño de la plataforma de usuario.....57 3.2 Capa mecánica del sistema.....58 3.2.1 Conexión de los motores y servomotores.....58 3.2.2 Conexión de la cámara.....61 3.2.3 Diseño partes mecánicas y chasis.....61 3.3 Capa electrónica del sistema.....67 3.3.1 Diseño tarjeta de potencia.....67 3.4 Ensamble del sistema robótico.....68 4. Capítulo 4. Pruebas y resultados.....71 4.1 Pruebas en escenario experimental.....71 4.2 Pruebas en tubería real.....75 5. Conclusiones.....79 5.1 Conclusiones.....79 5.2 Recomendaciones.....80 5.3 Participaciones.....81 6. Referencias bibliográficas.....82 7. Anexos.....85 7.1 Anexo 1. Código Cámara del robot (Python).....85 7.2 Anexo 2. Código principal del robot (Python).....86 7.3 Anexo 3. Código plataforma de usuario: static, main (CSS).....91 7.4 Anexo 4. Código plataforma de usuario: template, about (HTML).....91 7.5 Anexo 5. Código plataforma de usuario: template, captura (HTML).....91 7.6 Anexo 6. Código plataforma de usuario: template, index (HTML).....92 7.7 Anexo 7. Código plataforma de usuario: template, layout (HTML).....102 7.8 Anexo 8. Código odómetro (Arduino).....102 7.9 Anexo 9. Manual de usuario.....104 7.10 Anexo 10. Costos del proyecto.....109 7.11 Anexo 11. Hoja de datos chip del puente H TB6612.....110 7.12 Anexo 12. Hoja de datos chip del elevador DCDC XL6009.....121 7.13 Anexo 13. Hoja de datos micro servo SG90.....129 7.14 Anexo 14. Hoja de datos Raspberry 3 Pi 3 B+.....130 7.15 Anexo 15. Hoja de datos regulador DCDC LM2596.....134 7.16 Anexo 16. Hoja de datos sensor de la cámara OV5647.....146 7.17 Anexo 17. Hoja de datos Arduino UNO.....148 7.18 Anexo 18. Hoja de datos encoder KY-040.....152 7.19 Anexo 19. Hoja de datos LCD 16x2 I2C.....156176 páginasapplication/pdfRivera Núñez, N. D. & Sandoval Salguero, J. C. (2022).Diseño de un video Robot móvil para la inspección de tuberías de un sistema de alcantarillado. [Trabajo de grado, Universidad de Ibagué]. https://hdl.handle.net/20.500.12313/4896https://hdl.handle.net/20.500.12313/4896spaUniversidad de IbaguéIngenieríaIbaguéIngeniería ElectrónicaEmpresa Ibaguereña de Acueducto y Alcantarillado, “IBAL intervendrá redes del barrio Galán”, IBAL SA ESP, 2017. [En línea]. 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Diseño de un video Robot móvil para la inspección de tuberías de un sistema de alcantarillado

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