Instynkt samozachowawczy zmusza nas do ciągłego poszukiwania nowych źródeł energii i materiałów. Zachodzi konieczność eksploracji przestrzeni, które dotychczas były dla nas niedostępne. Aby zapewnić ciągłość istnienia, z jednej strony narażamy się, sięgając do nowych światów, a z drugiej – staramy się chronić nasze życie. Poszukujemy surowców w kosmosie i na dnie oceanów. Tymi zagadnieniami, ze względów geograficznych, zajmują się inni. Dla nas bliższa jest eksploracja interkosmosu – głębin Ziemi. W jej wnętrzu znajdują się zasoby, do których chcemy dotrzeć. Wiele lat temu powstał film fantastyczno-naukowy o podróży do jądra ziemi, dziś, dzięki rozwojowi technologicznemu, powoli ta fantazja zaczyna się realizować. Rozwój technik wytwarzania (np. drukarki 3d) i informatyki (miniaturyzacja i transmisja danych) łamie kolejne bariery ograniczeń i dociera do naszego świata, świata pomp i rur.

Inteligentna pompa?

W układach ciepłowniczych stosowane są pompy, z komputerami pokładowymi i wbudowanymi przemiennikami częstotliwości, które samodzielnie dopasowują parametry swojej pracy do zapotrzebowania układu. W pompach tych stosowane są algorytmy optymalizacyjne i diagnostyczne, bazujące na informacjach z otoczenia pompy:

•    prąd w uzwojeniach,

•    temperatura uzwojeń,

•    ciśnienie w króćcach,

•    temperatura czynnika.

W tym przypadku cel postawiony przed pompą ogranicza się do minimalizacji wydatku energetycznego układu, a jego realizacja odbywa się przez regulacją prędkości obrotowej. W przyszłości pompa będzie badała: otoczenie, samą siebie, a także czujniki, które dostarczają jej informacje (autodiagnostyka). Inteligentna pompa będzie kontrolowała stopień zużycie swoich elementów i w razie potrzeby będzie wzywała pomoc.

Zwykle pompę widzimy jako urządzenie stacjonarne. W pewnych okolicznościach pompa może i powinna otrzymać pełną autonomię ruchową i możliwość podejmowania decyzji. Takim przypadkiem jest np. konieczność natychmiastowego odwodnienia przestrzeni w strefie, gdzie ze względów topograficznych lub zagrożenia życia nie mogą dotrzeć ludzie, np. wypompowanie skażonej wody, chemikaliów lub dotarcie wąskim korytarzem do odległego chodnika w kopalni. Taką rolę może spełniać samobieżna pompa ratownicza, która „sama” dociera do zbiornika, wchodzi do wody, „sama” rozwija magistralę tłoczną i „sama” prowadzi odwadnianie.

Inteligentna rura?

Wiadomo, że nie ma pompowania i układów pompowych bez rur. Pytanie brzmi: czy rura jest głupia?

Generalnie odpowiedź jest twierdząca, ale z łatwością możemy sobie wyobrazić okoliczności, w których przydałyby się rury przypominające węże lub glisty, obdarzone pewną dozą inteligencji. Rury, które same pełzną poprzez wąskie kanały w miejsca, w których łączą się z pompami i z resztą systemu.

Kluczem do stworzenia „inteligentnych” rur może stać się inżynieria materiałowa.

Jeżeli uda nam się stworzyć materiał kompozytowy – mieszankę: elementów nośnych, mikrosiłowników, czujników temperatury i naprężeń, przesyconych siecią połączeń zasilających i transmiterów sygnałów, to rura, jak wąż, wyposażona będzie w rozproszony system sensoryczno-ruchowy.

Inteligentna rura będzie czuła, że jest jej ciepło lub zimno, że siły są za duże i że rozpiera ją ciśnienie. Rura będzie „wiedziała”, że leży w błocie lub ma uszkodzoną izolację.

Rura taka, jak „sama” nie da rady, to wezwie na pomoc innych: „chłopaki pomóżcie” i przypełzają  miniroboty z rolką, podniosą rurę co 2 m i na hasło przeniosą ją w lepsze miejsce.

Inteligentny układ pompowy?

Działanie układów pompowych, w warunkach ekstremalnych, możemy opisywać poprzez zachowania społeczne pomp i rurociągów. Jako przykład inteligentnego układu pompowego posłuży nam system klimatyzacji centralnej kopalni.

Celem, który determinuje sens istnienia układu, z punktu widzenia człowieka jest jego przydatność dla ochrony ludzi oraz opłacalność dla wydobycia.

Z punktu widzenia układu, z jednej strony celem jest spełnienie oczekiwań zarządcy, a z drugiej – podtrzymywanie funkcji życiowych pomp, utrzymanie powiązań rurowych systemu, dostęp do źródeł zasilania i minimalizacja wysiłku energetycznego.

W układzie samodzielna końcówka w postaci chłodnicy może mieć pewną swobodę. Może się poruszać, może modyfikować parametry pracy, może także działać w grupie i mieć małego autonomicznego pomocnika, którego karmi (zasila) i wysyła, aby zbadał teren, zmierzył temperaturę, poprawił jej rurę zasilającą, bo się zsunęła i leży w błocie.

Autonomiczne układy pompowe będą także kooperowały z innymi wyspecjalizowanymi robotami: do transportu, diagnostyki, napraw, rozpoznania terenu, poszukiwania przejść itp.

Z przeprowadzonych rozważań wynika, że pompy, układy pompowe, a nawet rury mogą być inteligentne. Ograniczeniem rozwoju ich inteligencji są jedynie dostępne środki i warunki opłacalności oraz czy my, jako istoty najwyższe (inżynierowie stwórcy), jesteśmy skłonni podzielić się z pompami i rurami swoją inteligencją?

Cały artykuł został opublikowany w nr 2/2016 magazynu "Pompy, Pompownie''.

Fot.: photogenica