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Universidad Nacional Abierta y a Distancia – UNAD Curso: Proyecto de ingeniería I

FASE 5 – CIERRE DEL PROYECTO

TUTOR: Martha Isabel Olaya

ESTUDIANTE: Lilibeth Caviedes Castro

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL PROYECTO DE INGENIERÍA I 2020

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a. Título del proyecto: Disminuir el riesgo de la sustancia radioactiva durante el transporte.

b. Introducción: Este proyecto trata de darle solución a una problemática que trata de trasladar una sustancia radioactiva por un circuito definido evitando contacto con el ser humano. Para solucionar este problema contamos con la ayuda de la Herramientas kit Lego Mindstorms EV3, la cual nos permite diseñar un robot y programarlos para que cumplan la función necesaria y obtener de manera positiva el resultado de la tarea. La herramienta kit Lego Mindstorms EV3 nos brinda la ventaja de construir una serie de prototipos y programarlos a bajo costo, permitiendo realizar varios ensayos para analizar la manera más inteligente, eficiente y productiva en que se usaría el prototipo para el transporte de sustancias radioactivas sin riesgos de contaminar el medio ambiente y la salud de los trabajadores, en el desarrollo de este proyecto se describirá la mejor solución después de varios ensayos al problema del transporte en la planta nuclear.

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c. Planteamiento y formulación del problema: En una planta nuclear se requiere transportar un material altamente radiactivo de una zona aislada a otra. A pesar de que la sustancia está encapsulada existe el riesgo de que en el transporte se libere radiación, de manera que ningún ser humano puede entrar en contacto con ella en la zona de transporte, por lo que en la planta se ha demarcado la trayectoria que debe seguir la capsula con una línea negra sobre un fondo blanco, como se ilustra en la figura. La sustancia y su contenedor sólo pesan 60 gramos. El problema se debe resolver utilizando el robot LEGO MINDSTORM EV3 ¿Cómo transportar un material altamente radioactivo sin afectar a ningún ser humano y cumpliendo la trayectoria demarcada? d. Objetivo general y objetivos específicos: Diseñar y programar un prototipo funcional a través del KIT LEGO MINDSTORM EV3, que transporte  una carga de 500 gramos de una sustancia radioactiva altamente riesgoso de un lugar a otro en forma segura dentro de un circuito establecido sin que la carga entre en contacto con los seres humanos. 

Programar el robot  para que pueda resolver la ruta y así transportar el material altamente radioactivo.

o Ejecutar la ruta, en los tiempos establecidos, cumpliendo con la programación del software y hardware  del Robot LEGO MINDSTORM EV3 para transportar el material. o Realizar el recorrido sin mayores complicaciones o Puesta en marcha del proyecto

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e. Justificación: En este mundo tan cambiante y progresista se hace necesario el uso de la tecnología para la solución de múltiples problemas de la vida cotidiana, y en este caso no es la excepción, lo cual es una oportunidad para demostrar la relación que puede existir entre quienes desarrollan estas tecnologías y quienes la usamos, obteniendo un beneficio de las mismas. Por lo tanto y conociendo los riesgos biológicos, químicos y físicos que representa nuestra problemática, debemos desarrollar la solución utilizando un ejemplar de los robots Lego Mindstorm EV3, el cual es adecuado y cubre completamente la intención de controlar estos riesgos y a su vez el propósito base, que es transportar la sustancia de un punto a otro.

f. Marco teórico: Transporte de material radiactivo en Colombia En el país principalmente se transportan materiales radiactivos en bultos exceptuados y en bultos Tipo A. Este último, sirve de medio seguro y económico para el transporte de cantidades relativamente pequeñas de materiales radiactivos, resisten caídas desde vehículos o desde alturas similares, golpes por objetos agudos que puedan horadar su superficie, exposición a la lluvia y apilamiento de cargas sobre ellos. Según la reglamentación vigente, toda carga que contenga material radiactivo y que necesite ser transportado por las carreteras nacionales debe obtener una Licencia de Transporte Específica.

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Es requisito para obtener esta Licencia que la carga vaya acompañada por un profesional con carné vigente en Protección Radiológica el cual hace las veces de Oficial de Protección Radiológica y presentar para estudio un Manual de Seguridad para el Transporte Seguro de Material Radiactivo, el cual debe incluir los siguientes temas: Aspectos generales del transporte. Identificación clara del material radiactivo transportado Embalaje Medio de transporte Etiquetado y rotulado. Medidas de vigilancia Origen y destino del material Plan operativo Plan de Emergencias (Organismo Internacional de Energía Atómica, 2005) Transporte y almacenamiento en tránsito Separación durante el transporte y el almacenamiento en tránsito 559. Los bultos, sobreenvases y contenedores que contengan materiales radiactivos y materiales radiactivos sin embalar deberán estar separados durante el transporte y durante el almacenamiento en tránsito:

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a) De los trabajadores, en zonas de trabajo habitualmente ocupadas, por distancias calculadas utilizando un criterio de dosis de 5 mSv en un año y parámetros de modelos conservadores; b) De los miembros del grupo crítico del público, en zonas en que éste tenga acceso regular, por distancias calculadas utilizando un criterio de dosis de 1 mSv en un año y parámetros de modelos conservadores; c) De películas fotográficas sin revelar, por distancias calculadas utilizando un criterio aplicable a la exposición a la radiación de películas fotográficas sin revelar debida al transporte de materiales radiactivos de 0,1 mSv por remesa de ese tipo de películas; y d) De otras mercancías peligrosas, de conformidad con el párr. 505. 560. Los bultos o sobreenvases de las categorías II-AMARILLA o IIIAMARILLA no se acarrearán en compartimientos ocupados por pasajeros, salvo en los reservados exclusivamente al personal especialmente autorizado para acompañar a dichos bultos o sobreenvases. Estiba durante el transporte y el almacenamiento en tránsito 561. Las remesas se estibarán en forma segura. 562. Siempre que el flujo térmico medio en su superficie no exceda de 15 W/m y que la carga circundante inmediata no vaya en sacos o bolsas, se podrá acarrear o almacenar un bulto o sobreenvase junto con carga general embalada sin que deba observarse ninguna condición especial de estiba, salvo por lo que pueda requerir de manera específica el correspondiente certificado de aprobación de la autoridad competente. 563. La carga de contenedores y la acumulación de bultos, sobreenvases y contenedores se controlará según se indica a continuación:

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a) Salvo en la modalidad de uso exclusivo, y para las remesas de materiales BA E- I, se limitará el número total de bultos, sobreenvases y contenedores en un medio de transporte de modo que la suma de los IT a bordo del medio de transporte no exceda de los valores indicados en el Cuadro 11. b) El nivel de radiación en las condiciones de transporte rutinarias no deberá exceder de 2 mSv/h en ningún punto de la superficie externa del medio de transporte, ni de 0,1 mSv/h a 2 m de distancia de la superficie externa del medio de transporte, excepto cuando se trate de remesas transportadas según la modalidad de uso exclusivo por ferrocarril o por carretera, para las cuales los límites de radiación en torno al vehículo se indican en los apartados b) y c) del párr. 569. c) La suma de los ISC en un contenedor y a bordo de un medio de transporte no deberá exceder de los valores indicados en el Cuadro 12. 564. Todo bulto o sobreenvase que tenga un IT superior a 10, o toda remesa que tenga un ISC superior a 50, se transportará únicamente según la modalidad de uso exclusivo. (Organismo Internacional de Energía Atómica, 2008) Programación para que el robot siga una línea En este programa utilizamos un interruptor, condicionado por la medición de la intensidad de la luz reflejada recibida por el sensor de color. Si el sensor de color recibe menos del valor definido en el interruptor, entrará en acción el caso verdadero (✓) y accionará el motor B que en nuestro caso es el izquierdo, y detendrá el motor C. El vehículo girará hacia la derecha y recibirá una lectura diferente de la definida, por lo tanto entrará en acción el caso falso (X), que detiene el motor B y acciona el motor C haciendo que el

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vehículo gire hacia la izquierda, así ira siguiendo la línea con los cabeceos antes mencionados. Existe la posibilidad de programar los motores con un valor de potencia variable, y de esta manera podemos conseguir que la potencia del motor dependa de las lecturas del valor de la intensidad de la luz reflejada. Este sistema de control de la potencia del motor depende de la realimentación del valor recibido por el sensor.  Al contrario que en la versión anterior, esta hará uso de todo el rango de valores que puede encontrarse en el sensor de color. Vamos a ver con nuestro programa de sigue líneas proporcional EV3 de que estamos hablando.

Nuestro

programa

consta

de

dos

partes,

primero,

fuera

del

bucle

encontramos un bloque personalizado (My block – Mi bloque) en el que podemos incluir otros bloques para simplificar el resultado final de nuestra programación. Dentro del primer bloque, nos encontramos con el programa que nos permite calibrar el sensor de color, operación necesaria cuando trabajamos con la intensidad de la luz reflejada, ya que ninguna sala ni tapete son

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iguales y recibiremos diferentes lecturas según donde realicemos el experimento. Aquí mostramos el contenido:

Una vez calibrado el sensor de color, entrará dentro del bucle y se accionará nuestro programa de sigue líneas, que funciona de la siguiente manera:

El primer bloque es el encargado de tomar la información sobre la cantidad de luz reflejada que es recibida por el sensor, mediante el cable de datos que podemos ver de color amarillo, transfiere la información al bloque de operaciones matemáticas y resta al valor recibido 35 (Este valor viene condicionado por la mediciones recibidas a la hora de realizar nuestro

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proyecto). El resultado de esa operación es transferido a otro bloque de operaciones matemáticas que lo divide entre 1,5 y envía el resultado al bloque de motor volante haciendo que altere el giro de nuestro vehículo. (The lego group, 2017)

g. Metodología: 

Con la consulta realizada sobre los alcances del kit lego se determinó, que si es factible para realizar transportes de materiales peligrosos



Una vez conocido el modo de programación del Kit Lego Mindstorm procedemos a programarlo con el sensor seguidor de línea para que el robot siga la línea marcada de color negro y no se desvié del recorrido.



Se realizan listas de chequeo para identificar posibles errores a la hora de ensamblar el robot lego y con esto evitaremos   errores que puedan poner el riesgo el transporte realizando esta práctica como un proceso de calidad.



Una vez realizada la fase de ensamble y programación y haber pasado

el

proceso

de

calidad

se

realizan

pruebas

de

funcionamiento correcto donde el robot se debe desplazar de un sitio a otro siguiendo la línea marcada de color negro. 

Luego de realizada la prueba de funcionamiento se realiza una prueba

de carga donde

el robot

transportara

una carga

simulando que lleva el material radiactivo y en vez de llevar 60 gramos lo probaremos con 90 gramos para garantizar que el robot es capaz de soportar la carga en máxima exigencia.

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h. Resultados: Planos detallados del prototipo

1. Bloque EV3 2. Motores 3. Motor mediano 4. Sensor táctil 5. Sensor de color 6. Sensor infrarrojo

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Pseudocódigo 

Inicio



Leer los datos del sensor izquierdo



Leer los datos del sensor derecho



Si el sensor izquierdo y el derecho están sobre el fondo blanco. El robot avanza (el motor izquierdo y derecho avanzan)



Si el sensor izquierdo esta sobre la línea y el sensor derecho sobre el fondo blanco. Gira a la izquierda (el motor izquierdo se detiene y el motor derecho avanza)



Si el sensor izquierdo esta sobre el fondo blanco y el sensor derecho sobre la línea. Gira a la derecha (el motor izquierdo avanza y el motor derecho se detiene)



Si el sensor izquierdo y el derecho están sobre la línea. El robot avanza (el motor derecho e izquierdo avanzan)



i.

Fin

Conclusiones y recomendaciones:

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Mediante el desarrollo de este proyecto aplicamos los conocimientos específicos

para la construcción y estructuración organizativa de un

proyecto de Ingeniería a través del robot Lego

MINDSTORM EV3, el cual

planteamos como una opción para la solución de un problema en el transporte de un material de una Planta Nuclear, esto debido a que el material que se transporta es altamente radiactivo y puede afectar la salud de los trabajadores y de la comunidad que se encuentra al su alrededor. Es muy importante para nosotros comenzar a familiarizarnos con el desarrollo de este tipo de proyecto el cual nos sirve de base fundamental para implementación y dirección de un proyecto de ingeniería en el campo profesional. Por otro lado conocimos más de las funciones y componente del robot Lego MINDSTORM EV3 su Hardware y su Software un gran sistema educativo donde enseña al estudiante de una manera dinámica y divertida



Observar a fondo el planteamiento del problema para crear el prototipo lo más exacto y útil posible



Analizar los elementos del prototipo incluyendo hardware y software para así aprovechar al máximo sus capacidades.

j. Bibliografía: 

Reglamento para el Transporte Seguro de Materiales Radiactivos. Requisitos de Seguridad No. TS-R1. Organismo Internacional de Energía Atómica (2005)



Organismo Internacional de Energía Atómica, Reglamento para el transporte seguro de materiales radiactivos, Colección de Normas de Seguridad del OIEA No 9, OIEA, Viena (2008).

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

The LEGO Group. (2017) Guía de usuario Lego Mindstorm EV3 [PDF]. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10596/8204



Narváez, Irina (2016). Ejecución del proyecto [PDF]. Bogotá: UNAD. Recuperado de: http://hdl.handle.net/10596/8050



Silveira, A., L´Erario, A., Takeshi, A., Canhadas, E., de Lima, F., Canhadas. G., Gonçalves, J. A., Fabri, J. A. y da Silva, J. (2014). Iberian Conference on Information Systems and Technologies, CISTI. 2014.

Recuperado

de:

http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2052/stamp/stamp.jsp? tp=&arnumber=6876954 

Enríquez, C., Aguilar, O.

y Domínguez, F. (2016).

Using Robot to

Motivate Computational Thinking in High School Students. IEEE Latin America

Transactions,

Vol.

14,

No.

11.

Recuperado

de:

http://bibliotecavirtual.unad.edu.co:2052/stamp/stamp.jsp? tp=&arnumber=7795838 

Lego.com.  

 (2017).  

LEGO.com. Recuperado

 Soporte   de:

 -  

 Mindstorms  

 

https://www.lego.com/es-

es/mindstorms/support

k. Anexos: Anexo A. Cuadro 11. Límites de índice de transporte para contenedores y medios de transporte no en la modalidad de uso exclusivo

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Anexo B. Cuadro 12. Límites de índice de seguridad con respecto a la criticidad para contenedores y medios de transporte que contengan sustancia fisionables.

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