El Centro de Tecnología Avanzada (Ciateq), unidad Aguascalientes, en conjunto con la empresa Ingenia 4ti, realizó el proyecto Planta recicladora de residuos sólidos urbanos automatizada con sistemas de control y monitoreo. En este participaron: Miguel Ángel Gutiérrez Muro, líder de proyecto; José Alejandro García Arredondo, del área de control automático; y Jaime Magdaleno Rubalcaba, del área de máquinas especiales.
El proyecto contó con recursos del Programa de Estímulos a la Innovación (PEI) del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt). La empresa Ingenia 4ti ya había elaborado con anterioridad un sistema de visión para la detección de latas de aluminio en las playas, pero con la intención de darle mayores usos, se propuso la elaboración de una máquina recicladora con la ayuda de robots tipo delta. Para su desarrollo, contactó a personal de Ciateq unidad Aguascalientes.
Al respecto, Gutiérrez Muro comentó en entrevista para la Agencia Informativa Conacyt: “La idea era poder detectar en una máquina transportadora cuatro tipos de elementos: aluminio, papel o cartón, vidrio y tereftalato de polietileno (PET, por sus siglas en inglés). La basura entra a granel a la banda transportadora, primero pasa por un área de inspección, que es la cámara de visión desarrollada por Ingenia 4ti, esa cámara detecta qué tipo de reciclable es el que está pasando por la banda transportadora y en qué ubicación está, la basura continúa desplazándose por el área transportadora y llega al área de separación”.
“Se decidió que iban a ser necesarios cuatro robots, cada robot estaba destinado para dos tipos de materiales"
Los robots tipo delta se utilizan en la industria para aplicaciones donde se requiere de mucha rapidez y versatilidad, cualidades indispensables para el proyecto, porque las especificaciones de la empresa fijaban en 100 toneladas la cantidad de desechos que pasarían por la banda transportadora para proceder a las labores de separación, y los ciclos de tiempo de estos equipos son menores a un segundo, estando en posibilidad de seleccionar la cantidad de desechos susceptibles al reciclaje que se tenían como meta: 30 por ciento de esas 100 toneladas.
“Se decidió que iban a ser necesarios cuatro robots, cada robot estaba destinado para dos tipos de materiales. El primero de los robots toma el material (papel o vidrio), y dependiendo del tipo lo lanza hacia la izquierda o la derecha de la banda transportadora, donde están unos contenedores de cada uno de los tipos de materiales. Después, vuelve a pasar por una zona de inspección, porque a raíz del movimiento puede haber algún cambio en la posición de los materiales, entonces pasa donde está otra cámara, vuelve a hacer la inspección, vuelve a dar la ubicación del material del interés del robot siguiente (PET y aluminio), y así sucesivamente”, explicó.
Para ello se desarrollaron dos herramentales, cada uno para distintos tipos de reciclables: uno de garra y otro de ventosas. El herramental de ventosas resultaba más viable para separar cartón y papel, pero no resultaba eficiente para sujetar, por ejemplo, latas de aluminio arrugadas, por consiguiente, se incluyeron otros de garra que pudieran atajar este tipo de objetos.
“Sin embargo, fue complicado llegar al diseño final de los herramentales, el asunto es que hay diferentes objetos en la basura, formas, colores, tamaños, e incluso las condiciones en cómo llega a la basura: que puede estar arrugada, que puede estar rota. Se realizó inicialmente una revisión del estado del arte, se revisaron herramentales que ya existen en el extranjero y se decidió hacer los diseños aquí mismo, con ingenieros mexicanos”, señaló.
Ciateq cuenta con un esquema denominado “Jueves de innovación”, en este se reúnen representantes de todas las unidades de este centro público de investigación a nivel nacional. Debido a la dificultad que se tenía con el diseño de los herramentales, los encargados del proyecto decidieron exponerlo allí, reunión de la que se desprendieron diferentes ideas.
A raíz de ese encuentro, se utilizaron herramientas de innovación, como la matriz de Pugh, y se determinó que el diseño idóneo era el de cuatro herramentales, y que cada uno de estos debía tener una capacidad para sujetar hasta dos kilogramos de peso.
El sistema de visión
Por otra parte, Gutiérrez Muro manifestó que la banda tiene un variador de velocidad, este se fue ajustando conforme a la flexibilidad o la funcionalidad del sistema de visión del cliente y la rapidez de los robots. Originalmente la banda tenía una velocidad máxima de hasta 10 metros por segundo, pero se determinó que aprovechar entre 25 y 30 por ciento de su capacidad era la cadencia idónea para sujetar el mayor porcentaje de reciclados, pues el objetivo del proyecto era alcanzar una efectividad de al menos 80 por ciento, y según las pruebas que se realizaron, se logró hasta 89 por ciento de eficiencia.
Para alcanzar dicha efectividad, “por parte del cliente, ellos desarrollaron toda la parte del sistema de visión, utilizando redes neuronales entrenaban con su equipo para poder discriminar o clasificar cada uno de los reciclables que necesitábamos separar. Por parte de Ciateq, se hizo toda la parte de la comunicación entre el sistema de visión, con un controlador y el sistema de los robots”.
Para estas labores, se empleó un protocolo industrial de comunicación denominado Allen-Bradley, este permitió que el dispositivo óptico de la empresa Ingenia 4ti mandara las coordenadas donde se indicaba en qué momento y lugar de la banda pasaría determinado reciclable, posteriormente, esa señal se mandaba a un controlador lógico programable (PLC, por sus siglas en inglés), y después se colocaba en un sistema de almacenamiento buffer, donde se alojan todas las ubicaciones de los materiales que se van detectando.
“El robot, a su vez, tiene un codificador encoder para determinar cuánto ha pasado de la banda transportadora y qué tanto se ha movido ese reciclable en la banda transportadora desde que fue detectado. Entonces, ya que tenía el PLC el control del buffer con los datos de las direcciones o las ubicaciones, esa ubicación, cuando sabía que ya estaba dentro del campo del área del PLC le mandaba un disparo y le mandaba la ubicación, junto con el tracking que usaba el robot determinaba el centro de la pieza que iba pasando en su área e iba y lo agarraba”, precisó.
Una vez que el material ha sido agarrado, el robot manda una señal al PLC para indicar que la pieza ya fue sujetada, y este a su vez hace una búsqueda en el buffer para mandar la ubicación de la siguiente pieza, para que vaya por ella y la pueda sacar.
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