Scarificarea robotizată a pereţilor, în mediu vidat

 (En-vac robotic wall scabbler)

Descrierea succintă a tehnologiei

Scarificarea robotizată a pereţilor prin aspiarţie (ERWS - En-vac Robotic Wall Scabbler) se realizează prin intermediul unei unităţi de sablare controlată de la distanţă, dezvoltată special pentru suprafeţele plate ale pereţilor şi planşeelor (Figura A; Figura B)

ERWS aderă la suprafaţa peretelui datorită aspiraţiei din camera etanşă de sablare a unităţii. De asemenea, sistemul de aspiraţie are şi rolul de a preveni scăpările de praf şi rămăşiţe de pe suprafaţa de lucru în timpul procesului de sablare. Unitatea de sablare este susţinută de un sistem de siguranţă şi se poate mişca pe suprafaţa planşeelor, pereţilor şi plafoanelor prin intermediul unor roţi controlate individual de motoare. Sistemul complet ERWS este compus dintr-un robot care realizează sablarea, o unitate de reciclare, un filtru şi o unitate de aspiraţie (DOE 2001). ERWS are capacitatea de a decontamina mult mai în profunzime în comparaţie cu tehnologiile de bază. Procesul de sablare ERWS se realizează cu pilitură de oţel sau cu alice de oţel. Unitatea de aspiraţie menţine robotul pe perete, reţine şi transportă deşeurile rezultate în urma procesului de sablare. Materialele de sablare reciclabile şi reziduale sunt transmise unităţii de reciclare printr-un tub de aspiraţie. Rezidurile rezultate în procesul de sablare sunt procesate printr-o unitate de reciclare, un filtru şi o unitate de aspiraţie, toate acestea fiind separate de robot. Unitatea de reciclare asigură permanent alimentarea cu particule abrazive a robotului prin intermediul unui tub.

Contaminanţi ţintă

ERWS urmăreşte îndepărtarea contaminanţilor de  pe suprafeţele vopsite ale pereţilor şi planşeelor de beton. Analog altor tehnologii de decontaminare fizică, ERWS îndepărtează vopseaua şi straturile de beton în care sunt localizaţi agenţii de contaminare.

Materiale aplicabile şi caracteristicile suprafeţei

Această tehnologie este specifică suprafeţelor plate, vopsite, din beton şi oţel carbon şi nu este aplicabilă pentru metale neacoperite, materiale plastice, lemn şi suprafeţe cu geometrii complexe.

Fluxul de deşeuri şi aspecte legate de gestionarea deşeurilor

Deşeurile primare, generate în procesul ERWS, sunt reprezentate de un flux de fragmente de beton şi vopsea, ce conţin mici cantităţi de particule cu care se realizează sablarea. Particulele cu care se realizează sablarea sunt reciclate de circa 10 ori, acestea constituind o mică parte din cantitatea totală de deşeuri. Deşeurile sunt colectate automat prin sistemul de aspiraţie. Particulele de sablare reciclabile sunt separate în sistemul de reciclare; particulele de sablare ce nu mai pot fi reciclate sunt depozitate în recipiente colectoare în vederea evacuării. Aspectele speciale ale evacuării deşeurilor sunt specifice fiecărui caz în parte, în funcţie de radionuclizii detectaţi şi prezenţa diverselor materiale în vopsea. Deşeurile secundare sunt reprezentate de echipamentele de protecţie a personalului. În cazul tehnologiei ERWS nu există cerinţe specifice, atipice legate de tratarea şi depozitarea deşeurilor sau alte aspecte legate de gestionarea acestora.

Stadiul de performanţă

În martie 2000 a fost efectuat un experiment în vederea stabilirii datelor de performanţă şi cost ale tehnologiei ERWS într-o unitate Test Area North (TAN) aparţinând Idaho National Laboratory (INL) a DOE. Experimentul a constat în decontaminarea şi îndepărtarea vopselei şi/sau betonului de pe pereţii unităţii. În cadrul experimentului, performanţele de sablare ale roboţilor ERWS au fost comparate cu cele ale unităţilor manuale, convenţionale de sablare cu materiale abrazive.

Studiul experimental a fost făcut pe un perete având o suprafaţă de 5,7 m^{2 (}60 ft²⁾. Timpul de iniţializare a procesului ERWS a fost de 3 ore, iar durata efectivă în care a fost realizată sablarea suprafeţei a fost de 36 de minute. Comparativ cu tehnologia convenţională, sablarea ERWS a fost efectuată de 5 ori mai rapid şi mai în profunzime. Datorită faptului că sablarea a fost făcută într-un circuit închis, nu au apărut fragmente de sablare pe planşeu şi nu a fost detectată o contaminare a aerului. Filtrul final al unităţii de aspiraţie reţine 99,999 % din particulele mai mari de 1 micron evacuate din sistem. După efectuarea experimentului, întregul sistem ERWS a fost decontaminat.

Aspectele de securitate asociate ERWS sunt legate de riscul de defectare a părţii electrice a robotului. Aceste riscuri pot fi reduse prin acţiunile unui inginer de securitate.

Riscurile asociate utilizării tehnologiei ERWS sunt acceptabile pentru populaţie.

ERWS este o tehnologie matură care şi-a demonstrat performanţele pe parcursul desfăşurării studiului experimental de la INL. Operarea robotului nu necesită calificări speciale; totuşi, utilizatorul sistemului ERWS  necesită o pregătire în operarea echipamentului. Potrivit opiniei operatorilor, prin intermediul acestei tehnologii a fost sablată o suprafaţă mare mult mai uşor şi mai rapid în comparaţie cu tehnologia convenţională. A fost consemnat faptul că sunt necesare puncte de ancorare pentru  susţinerea echipamentului în cazul pierderii alimentării cu energie electrică.

Estimarea costului tehnicii de decontaminare, rezultat în urma simulării soft

Pentru estimarea costurilor acestei tehnici de decontaminare s-au făcut simulări , folosindu-se programul ProVision 6.1.1., metoda matematică Monte Carlo.

Fluxurile de lucru specifice acestui proces de decontaminare a fost inventariate şi s-a folosit modelul WorkFlow, bazat pe urmatoarele componente de bază:

• Componentele (actorii) responsabile de operationalizarea actiunilor
• Activitatile componente 
• Jonctiunile (Interconexiuni)
• Nodurile de începere şi încheiere a procesului de lucru

Procesul de lucru (workflow) aferent scarificării robotizate a pereţilor, în mediu vidat  (En-vac Robotic Wall Scabbler) s-a prezentat în figura C.

Generarea rapoartelor rezultate în urma simulării

• Tabelul de distributie a costurilor (Cost distribution Grid)

Acest raport (tabelul A) afişează matriceal, descompunerea costurilor individuale implicate de scenariul procesului de lucru simulat. Astfel, dupa rularea unei simulari, costurile directe, indirecte, si cele specifice resurselor, pot fi reflectate explicit printr-un astfel de raport. Rezultatele de pe linii reflecta valorile de cost implicate de fiecare element de cost, completate cu procentajele corespunzătoare fiecarei activitati generatoare. Totodata, exista si o linie totalizatoare ce insumeaza valorile individuale inregistrate.

Astfel, raportul prezinta in interactiune activitati si elemente de cost, valorile comune reprezentând pentru fiecare element de cost, valoarea antrenata de fiecare activitate.

• Tabelul costurilor (Cost Grid)

Similar tabelului de distribuţie a costurilor, tabelul costurilor (tabelul B) afiseaza matriceal, descompunerea costurilor individuale, rezultate in urma simularii scenariului procesului de lucru.

Acest raport prezinta in interactiune activitatile grupate pe componentele (actori) ce le operationalizeaza si elementele de cost, valorile de intersectie prezentand pentru fiecare activitate costul generat de elementul de cost corespondent. Costurile la nivel de activitate sunt prezentate şi ca totaluri la nivel de componenta (actor), pe o linie rezervata in acest sens.

• Tabelul utilizării resurselor (Resource Utilizaţion Grid)

Raportul  privind utilizarea resurselor(tabelul C), afişează matriceal descompunerea costurilor individuale rezultate în urma simulării scenariului procesului de lucru.

Pe liniile tabelului sunt prezentate valorile timpilor de lucru consumaţi de fiecare resursă (organizaţie/rol/sistem utilizat în execuţia activităţii) şi procentajele corespunzătoare ponderilor aferente activităţilor lucrative.

Coloanele tabelului sunt utilizate pentru afişarea timpilor aferenţi activităţilor, două dintre acestea fiind rezervate însumării timpilor de lucru pe fiecare resursă şi în final ca şi total.

• Tabelul utilizării angajaţilor (Staffing Grid)

Raportul privind activitatea angajaţilor (tabelul D), afişează matriceal descompunerea costurilor individuale rezultate în urma simulării scenariului procesului de lucru.

Pe liniile tabelului sunt reflectaţi timpii de lucru specifici fiecărui rol angajat în corespondenţa cu activităţile desfăşurate şi, totodată, procentajele de implicare corespunzătoare. Prima linie este utilizată pentru însumarea valorilor de pe coloane, permiţând astfel vizualizarea timpilor totali consumaţi de fiecare angajat.

• Graficul Costurilor (Cost Chart)

Graficul costurilor (figura D), reprezintă un raport vizual asupra costurilor aferente unui scenariu, costuri rezultate în urma simulării acestuia.

Astfel, cu ajutorul acestui tip de grafic, sunt surprinse costurile directe, indirecte şi cele aferente resurselor, la nivelul fiecărei activităţi din procesul de lucru simulat.

Pe axa X a graficului costurilor, sunt afişate toate activităţile componente ale scenariului simulat, segmentate pe categorii de costuri (directe, indirecte şi cele implicate de resurse).

Coordonata Y comensureaza nivelele atinse de elementele de cost surprinse pe coordonata anterior prezentată.

• Graficul distribuţiei costurilor (Cost distribuţion chart)

Graficul distribuţiei costurilor (figura E),, reprezintă o formă vizuală de prezentare a distribuţiei costurilor antrenate de un scenariu în urma simulării.

Cu ajutorul lui, se poate urmări nivelul atins de fiecare din elementele de cost (direct, indirect sau generat de resurse)  

Pe axa x este prezentat fiecare element de cost implicat de scenariul simulat. Axa y ne permite evaluarea nivelelor atinse de aceste elemente de cost. Valorile acestor costuri, sunt afişate proporţional segmentate, corespunzător nivelului aferent fiecărei activităţi din componenta fluxului simulat.

• Graficul utilizării resurselor (Resource Utilizaţion Chart

Urmare a simulării procesului de lucru, graficul utilizării resurselor (figura F), ne permite vizualizarea eforturilor individuale depuse de resursele implicate, eforturi comensurate în ore lucrate. (O resursă poate fi reprezentată de o organizaţie, rol sau sistem utilizat în operaţionalizarea activităţilor scenariului)

Pe axa x sunt inventariate toate resursele implicate în scenariu, axa y permiţându-ne comensurarea timpilor de lucru aferenţi fiecăreia.

Aceşti timpi de lucru sunt afişaţi partiţionaţi pe activităţile implicate în proces pentru a se putea estima vizual ponderea implicării fiecărei resurse.

• Graficul utilizării angajaţilor (Staffing Chart)

Graficul utilizării angajaţilor (figura G), ne prezintă vizual cuantumul resurselor consumate în fiecare activitate, estimat ca timp total de lucru. (Resursa poate fi reprezentată de o organizaţie, rol sau sistem utilizat în operaţionalizarea activităţilor scenariului)

Axa X permite inventarierea tuturor activităţilor ce compun scenariul de proces de lucru simulat în timp ce axa Y este utilizată în comensurarea timpilor totali aferenţi fiecărei activităţi anterior inventariate. Aceşti timpi totali, sunt segmentaţi proporţional conform resurselor implicate în acţiunile cores