Hidrolagun - Tesla Tech.

Cada vez nos concienciamos más de que solo tenemos un planeta en el que poder vivir, y por lo tanto lo debemos de cuidar. Por ello hemos pensado hacer nuestra pequeña aportación a la causa, gracias a un drone submarino de bajo coste con la labor de concienciar a la población del estado de los mares, océanos y demás masas de agua.

1. INTRODUCCIÓN

Existen pruebas de que los océanos han sufrido a manos del hombre durante miles de años. Con el aumento paulatino de la población mundial, a su vez ha aumentado la generación de desperdicios por parte de dicha población (Ver IMAGEN 1). Muchos de esos desperdicios, general y desafortunadamente acaban en los mares y ríos de todo el mundo. En porcentajes: un 70% acaba en el fondo marino, otro 15% en columnas de agua y el resto termina en las playas y costas de todo el mundo. Por lo tanto, la parte que acaba en las playas es una mínima parte del total de la basura marina.

IMAGEN 1. Concentración de neumáticos en el lecho marino.

La prueba de todo esto se refleja en que cuatro de cada cinco objetos encontrados en el mar, son arrojados con intencionalidad, mientras que la parte restante llega a los océanos por casualidad, como puede ser una bolsa de plástico arrastrada por el viento. El plástico que se queda en el fondo del mar tarda significativamente más en degradarse, debido a la escasez de oxígeno y de luz, los dos factores clave para la degradación de estos compuestos.

Los vertidos plásticos arrojados al océano, causan grandes estragos en diversas especies marinas, como por ejemplo los fulmares. En diversos estudios se han encontrado muestras de elementos plásticos en los estómagos de estas aves (Ver IMAGEN 2).

IMAGEN 2.  Agar con plástico hallado en el interior de un fulmar.

Por otra parte, el equivalente humano al plástico encontrado en los estómagos de los fulmares, sería notoriamente mayor (Ver IMAGEN 3). Eso nos puede servir para hacernos una idea de la cantidad de plástico que contienen los fulmares en los estómagos.

IMAGEN 3.  Material plástico que contendría un estomago  humano. Equivalente al de los estómagos de los fulmares.

Según estudios, en el año 2010, alrededor de 8 millones de toneladas de residuos fueron a parar al mar. De seguir a este ritmo y no mejorar el sistema de gestión de residuos, se prevé que en 2025 la cifra haya aumentado hasta las 17 millones de toneladas. Los residuos plásticos vertidos en océanos, quedan atrapados en corrientes que los empujan y agrupan durante varios años, formándose así, masas ingentes de plástico, que flotan sobre la superficie marina (Ver IMAGEN 4).

IMAGEN 4. En amarillo. Cúmulos de basura atrapados en corrientes marinas en el pacifico.

Además de componentes o factores plásticos, en los océanos existen otros factores de contaminación, como pueden ser los factores químicos. Dichos factores deterioran la calidad del agua.

Los contaminantes químicos inorgánicos son diversos productos disueltos o dispersos en el agua que provienen en mayor parte de descargas industriales (Ver IMAGEN 5). Los principales contaminantes químicos inorgánicos son cloruros, sulfatos, nitratos, nitritos y metales como el plomo o el mercurio, que enturbian y envenenan el agua. También desechos ácidos, alcalinos y gases tóxicos disueltos en el agua como los óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco, cloro y sulfuro de hidrógeno.

IMAGEN 5. Agua contaminada por agentes químicos.

Los contaminantes químicos orgánicos son diversos productos disueltos o dispersos en el agua que provienen en mayor parte de descargas de aguas residuales o fecales de los hogares. Los contaminantes químicos orgánicos as comunes son petróleo, plaguicidas, detergentes... así como todo compuesto basado en el carbono.

Por otra parte en naufragios y accidentes marinos, es necesario a su vez un grupo de buceadores experimentados con sus respectivos equipos de inmersión. Estos, bajo el agua, disponen de un tiempo determinado para llevar a cabo la misión de rescate, siendo a menudo determinado ese tiempo por las bombonas de oxigeno que portan (Ver IMAGEN 6).

IMAGEN 6. Buceadores de rescate intentando entrar a un barco naufragado.

Otro impedimento en labores de rescate, es el hecho de que un buceador tiene una limitación a la hora de rescatar personas, pudiendo rescatar una persona en cada inmersión. Debido a eso consideramos un avance el hecho de que se puedan rescatar a varias personas a la vez.  Esos factores hacen que el propio buceador se ponga a sí mismo en una situación de riesgo en cada inmersión.

En vista a estos problemas esta es la dirección y el enfoque que se ha querido tomar con la iniciativa y proyecto “Hidrolagun” (hidro, referente al agua y lagun amigo en euskera y abreviatura de ayuda), con lo que se pretende mejorar tanto la calidad y limpieza de mares, océanos y masas de agua en general (mediante inmersiones de limpieza y localización de residuos). Como las labores de rescate en naufragios o hundimientos con el fin de salvar el mayor número de vidas posibles en esas situaciones.

Se pretende diseñar, desarrollar y construir un prototipo de submarino no tripulado manejado mediante radiofrecuencia o wifi, con el que poder llevar a cabo lo anteriormente mencionado. El submarino será capaz de recoger muestras de agua y llevarlas a la superficie para ser analizadas. Además de gravar y/o enviar imagen del fondo marino mediante streaming, para así localizar cúmulos de residuos. 

Hidrolagun seria manejado desde la superficie, siendo posible la visualización bajo el agua gracias a la transmisión de video en streaming. A su vez se plantea que el submarino sea una herramienta de apoyo a buceadores y equipos de rescate bajo el agua gracias a la posible incorporación en su estructura de agarraderas y brazos, lo que le permitirían interactuar con el usuario.  (Ver IMAGEN 7).
En vista a líneas futuras con la demanda actual de drones, podría ser usado como artículo de ocio, es decir, al igual que los aficionados a la aviación disfrutan de su tiempo de ocio volando drones, los aficionados a la navegación y el buceo podrían disfrutar de nuestro proyecto para actividades de ocio.

Cabe destacar que la incorporación de brazos en el submarino no se contempla como un objetivo a corto plazo. En la primera fase del desarrollo del producto se pretende lograr el manejo del submarino mediante Radiofrecuencia. Las demás etapas serán contempladas como líneas futuras.

IMAGEN 7. Esquema gráfico de posibles usos de Hidrolagun.

En vista a líneas futuras con la demanda actual de drones, podría ser usado como un artículo de ocio, es decir, al igual que los aficionados a la aviación disfrutan de su tiempo de ocio volando drones, los aficionados a la navegación y buceo podrían disfrutar de nuestro proyecto para actividades de ocio.

2. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO

En este apartado analizaremos las razones que nos llevan a la consecución de este proyecto puesto que creemos que es fundamental generar este tipo de iniciativas para mejorar el estado de la naturaleza y se mejoren las condiciones para a su vez mejorar el bienestar de la población.

2.1. Consecuencias: 

La implantación y puesta en marcha de este proyecto podría tener las siguientes consecuencias a corto-medio plazo:
• Cambio, mejora y mayor entendimiento del fondo marino.
• Conservación y limpieza de ríos y mares.
• Concienciación hacia el vertido responsable de residuos.
• Transformar el uso de una tecnología avanzada (los ROV) en uno más cercano y cotidiano.
• Introducción de un nuevo producto en el ámbito nacional: creación de puestos de trabajo para la fabricación, mantenimiento y manejo.
• Soporte auxiliar en misiones de rescate y localización.
• Recolección y análisis de muestras de agua.
• Localización y desactivación de minas acuáticas.
• Búsqueda, identificación y recolección de posibles cúmulos de desechos en el lecho marino.
• Comprobación de el estado de infraestructuras subacuáticas tales como puentes.

• Mostrar a estudiantes de Educación Secundaria Obligatoria el estado de la flora y fauna submarina cercana a su entorno.

2.2. Objetivos:

• Poner en práctica dinámicas reales de innovación y emprendizaje.
• Investigar y profundizar en el estudio mares y océanos.
• Desarrollar un proyecto colaborativo entre alumnos y alumnas del centro, que fomente la participación activa y el trabajo en equipo.
• Desarrollar y construir un drone submarino que localice cúmulos de basura, a su vez recoja muestras de agua y con el que poder ayudar en labores de rescate.
    Fase.1: Que se pueda manejar en todas direcciones mediante Radiofrecuencia.
    Fase.2: Que sea capaz de grabar imagen bajo el agua.
    Fase.3: Que se pueda manejar en todas direcciones mediante Wifi.
    Fase.4: Que sea capaz de obtener datos y transmitirlos para ser analizados en tierra.
    Fase.5: Que sea capaz de analizarlos por el mismo.
    Fase.6: Que sea capaz de realizar streaming.
    Fase.7: Que disponga de brazos y agarraderas para interactuar con el entorno de manera remota.
    Fase.8:Conseguir lo anteriormente mencionado, comunicándonos con un modem acústico.
 

3. DESCRIPCIÓN TÉCNICA 

El objetivo principal es desarrollar y construir un sistema que sea capaz de analizar y explorar masas de agua y a su vez servir de soporte en labores de rescate y localización. El submarino "Hidrolagun", constará de dos partes, una mecánica y una electrónica.
La parte mecánica constará de un motor de propulsión, que dota al submarino de movimiento hacia delante y hacia atrás, un motor de gobierno que dota al submarino de movimiento lateral y a su vez 4 bombas con sus correspondientes electroválvulas, que se encargarán de llenar y vaciar los tanques de inmersión del submarino.
La estructura del submarino será de acero, lo que economiza bastante la producción del submarino. La estructura será estanca, y estará soldada por los alumnos del grado de soldadura de CIFP Don Bosco.
La parte electrónica del submarino estará basada en el circuito básico de Atmega que controlará las entradas y salidas del submarino, así como las válvulas y los motores gracias a un receptor de radiofrecuencia. Pudiendo estas ser controladas analógicamente mediante  pulsos PWM. El submarino será controlado mediante radiofrecuencia, es decir mediante pulsos PPM a través de un mando radiocontrol. Con eso estableceremos la comunicación entre el submarino y el usuario (Ver IMAGEN 8).

IMAGEN 8. Esquema gráfico Hidrolagun