M. Fix

Jul 01, 2023

Six à dix pieds sous terre, des conduites de 12 pouces transportent du gaz naturel dans toute l’Amérique. Ils s'enroulent autour des conduites électriques et des conduites d'eau. Ils supportent le poids des déplacements quotidiens, des camions de livraison et des bus urbains. Et beaucoup d’entre eux fuient. "Certains de ces tuyaux sont enterrés depuis plus de 100 ans et ils ne font que vieillir", explique Alexander Duncan, roboticien chez GE Research. « Personne n’a vraiment réfléchi à la manière de les entretenir. Il s'agit donc désormais d'un problème massif et coûteux pour l'infrastructure nationale.»

Duncan travaille au sein d'une équipe multidisciplinaire qui propose une solution potentielle. Ils l’appellent le système PipeLine Underground Trenchless Overhaul, ou « PLUTO » en abrégé. L’objectif : trouver un moyen de réparer les pipelines sans creuser d’énormes tranchées dans le sol pour retirer et remplacer les tuyaux endommagés – une entreprise coûteuse et perturbatrice. Le robot à trois ou six pattes rampe lui-même à travers le tuyau et le répare de l’intérieur, en s’appuyant sur la technologie de revêtement GE utilisée dans les moteurs à réaction. Le dispositif a le potentiel de réduire le coût de la réhabilitation du pipeline à un niveau aussi bas que 200 000 à 500 000 dollars par mile, dans une fourchette de 1 à 10 millions de dollars en utilisant les méthodes traditionnelles.

Le robot est développé dans le cadre d’une initiative soutenue et dirigée par l’Agence de projets de recherche avancée pour l’énergie (ARPA-E). La semaine dernière, le système de construction de canalisations PLUTO a reçu la plus haute distinction de l'industrie en tant que « Technologie émergente de l'année » lors de la conférence annuelle sur la construction des technologies souterraines à Orlando, en Floride.

Les fuites dans les canalisations sont un problème bien connu et répandu. Des milliards de pieds cubes de gaz naturel circulent à travers des millions de kilomètres de pipelines à travers les États-Unis. En cours de route, à plus de points que vous ne pouvez en compter, des émissions fugitives libèrent du méthane, un puissant gaz à effet de serre, dans l'atmosphère. Ça ne s'améliore pas. Une étude estime que rien que dans les canalisations de distribution locales, il y a plus de 630 000 fuites.

Les vieux tuyaux, souvent en fonte ou en acier, ne représentent qu'environ 3 % des tuyaux enterrés, mais ils sont responsables d'environ 50 % des fuites de méthane, explique Duncan. Et parce qu’ils ont été construits à maintes reprises, ils sont extrêmement difficiles d’accès. « Vous vous retrouvez avec beaucoup de géométries et de coudes vraiment intéressants qui rendent très difficile de traiter plus d'un très petit segment à la fois », explique Duncan. "Ceux qui sont si coûteux ou tout simplement si difficiles à intégrer sur le plan technologique sont ceux qui sont essentiellement autorisés à continuer de mettre du gaz jusqu'à ce qu'une solution puisse être trouvée."

C'est là qu'intervient le robot de GE.

D'après les tests effectués à ce jour, seul un petit segment de tuyau doit être retiré pour mettre en place le système de construction de tuyaux « PLUTO ». Le robot modulaire roule le long de la paroi intérieure d'un tuyau, scannant avec un système de détection de lumière et une vidéo pour évaluer l'état du tuyau et identifier l'endroit où il a le plus besoin de renforcement. Alors qu'il recule, c'est à ce moment-là que la véritable action commence. Le nez du robot est une tête de pulvérisation rotative réglable qui dépose une résine époxy en deux parties le long de la paroi intérieure du tuyau. Le tuyau pulvérisé sur place (SIPP) établit un joint étanche avec le tuyau existant et durcit en quatre heures, arrêtant rapidement et efficacement la fuite avec un minimum de creusement. À mesure que l’ancien tuyau continue de vieillir et de se corroder, il peut tout simplement tomber, laissant le nouveau tuyau époxy à sa place.

L'équipe s'est appuyée sur les décennies d'expérience de GE dans l'application de revêtements protecteurs sur les moteurs à réaction et les composants de turbines à gaz et a travaillé avec la société d'ingénierie environnementale Garver, qui possède une expertise dans le transport de gaz. Le matériau époxy est fabriqué par le partenaire du projet Warren Environmental. L’équipe prévoit d’achever et de tester un prototype industriel du robot cet été.

Le robot a été conçu à la fois pour la force et la polyvalence, la finesse et la force brute. Constitué de gousses araignées de forme triangulaire, mesurant chacune seulement quelques pieds de long, il peut manœuvrer autour des articulations du coude. La suspension intégrée lui permet de rouler en douceur sur les bosses et les débris. Avec son trio de pattes poussant vers l'extérieur et son moteur puissant, il maintient la traction à l'intérieur d'un tuyau et peut remorquer des centaines de pieds de câble électrique et de tuyaux de pulvérisation pesant 1 800 livres. « Notre objectif est un pâté de maisons », explique Duncan. L'objectif est de pouvoir accéder à un pipeline à une intersection, puis de réparer et renforcer les canalisations partant de là dans toutes les directions.