El proyecto ECOPORT desarrolla y demuestra en entorno real una tecnología para vigilar la calidad del agua y actuar de forma colaborativa ante vertidos y residuos superficiales
La Universidad Loyola ha participado en el desarrollo y validación de una flota de vehículos autónomos de superficie capaces de detectar y limpiar residuos en entornos portuarios. El proyecto, denominado ECOPORT (TED2021-131326A-C22), ha completado con éxito sus objetivos científicos y tecnológicos, alcanzando el cien por cien de ejecución prevista.
ECOPORT ha diseñado y puesto en funcionamiento cuatro embarcaciones autónomas equipadas con sensores avanzados para medir parámetros de calidad del agua —como pH, conductividad o nitratos— y cámaras para identificar residuos flotantes, plásticos y vertidos de hidrocarburos. La plataforma integra algoritmos de control predictivo, aprendizaje automático y planificación cooperativa que permiten a los vehículos actuar como un enjambre coordinado, adaptándose en tiempo real a las condiciones del entorno.
Demostración en entornos reales
El sistema se ha validado mediante pruebas experimentales en el lago del Parque del Alamillo, en Sevilla, reproduciendo las dimensiones de una zona portuaria real. Además, se han realizado actuaciones en el puerto de Benalmádena y se han gestionado pruebas en otros enclaves portuarios.
Estas demostraciones han confirmado la capacidad de la flota para operar de forma segura, evitar obstáculos y ejecutar tareas de limpieza colaborativa mediante redes específicas para sólidos y dispositivos oleofílicos para aceites.
Los desarrollos alcanzan un nivel de madurez tecnológica TRL 7, lo que sitúa la tecnología en una fase cercana a su aplicación en entornos operativos reales.
Impacto científico y social
El proyecto ha generado avances relevantes en control automático, robótica marina e inteligencia artificial aplicada a la monitorización ambiental. Sus resultados incluyen nuevos algoritmos de coordinación distribuida, sistemas de estimación robusta y modelos basados en aprendizaje activo para el análisis de la calidad del agua.
Desde el punto de vista socioeconómico, la tecnología desarrollada ofrece a autoridades portuarias y administraciones herramientas para reducir costes de vigilancia, mejorar la respuesta ante vertidos y proteger los ecosistemas marinos. La iniciativa se alinea con el objetivo europeo de uso sostenible y protección de los recursos hídricos y marinos.
ECOPORT refuerza así el compromiso de la Universidad Loyola con la transición ecológica y la innovación tecnológica al servicio del cuidado de la Casa Común, promoviendo soluciones que contribuyen a una gestión más justa y sostenible de los recursos hídricos.
ECOPORT
Proyecto
01/12/2022
El agua es fundamental para los seres humanos y el conjunto de los ecosistemas del planeta. Sin embargo, los recursos hídricos se ven amenazados por diversas causas naturales y actividades humanas. Un buen ejemplo de estas últimas son las instalaciones portuarias, en las que se llevan a cabo numerosas operaciones de carga y descarga de hidrocarburos y, en menor medida, de otros productos peligrosos. Estas maniobras pueden dar lugar a vertidos que suelen ser los principales responsables de la llamada contaminación marina accidental. Los puertos son instalaciones difíciles de monitorizar y controlar por su carácter dinámico y disperso, pero tienen un gran impacto sobre el ecosistema marino, actuando como concentradores de contaminantes superficiales que posteriormente se vierten al mar y perjudican los ecosistemas marinos y las playas cercanas. El proyecto ECOPORT propone el desarrollo de una flota robusta y reactiva de Vehículos Autónomos de Superficie (ASVs) para llevar a cabo operaciones de detección en tiempo real y limpieza de residuos superficiales en puertos. El sistema está orientado a una despliegue y respuesta rápidas, evitando la dispersión de contaminantes y su vertido al mar. Las principales características del mismo son las siguientes: Detección y alerta temprana en tiempo real: Los ASVs estarán equipados con sensores para medir las variables relacionadas con la contaminación del agua (como nitratos, pH, conductividad, entre otros) y con cámaras para detectar derrames de hidrocarburos y plásticos. El sistema permitirá la detección temprana de residuos en la superficie y una rápida actuación. Robustez y seguridad: El diseño y la implementación de estimadores y controladores avanzados permitirá a la flota operar con seguridad en puertos en presencia de vientos, pequeñas olas y otros barcos, utilizando las cámaras para evitar obstáculos fijos y móviles. Reactividad y seguimiento: se propone el desarrollo de modelos de aprendizaje y algoritmos de planificación para mapear con eficacia la distribución de contaminantes. El objetivo es proporcionar la localización de los residuos para su limpieza y las posibles sanciones. Limpieza colaborativa: La flota estará compuesta por 2-3 ASVs que portarán utensilios para la retirada de plásticos, microplásticos y derrames de hidrocarburos. El reto consiste en desarrollar controladores distribuidos que garanticen un funcionamiento coordinado, seguro y eficiente cuando los diferentes ASV estén físicamente interconectados por la(s) herramienta(s) de limpieza. El objetivo es monitorizar con suficiente eficacia la presencia de residuos, permitiendo su detección, seguimiento y la retirada de los residuos superficiales. Por lo tanto, la flota de vehículos operará intercambiando dos modos de funcionamiento: Modo de detección: los ASVs recorrerán el puerto obteniendo información sobre la contaminación de las aguas superficiales a través de los sensores a bordo (sensores de calidad del agua y cámaras de visión). El objetivo de este modo de funcionamiento es mapear la contaminación del puerto. Modo de limpieza: una vez localizados los puntos de alta contaminación, los ASV se equiparán con herramientas de limpieza. En este modo de operación los vehículos se moverán de forma colaborativa para realizar las operaciones de retirada de residuos de forma eficaz y segura, evitando colisiones.
AGENCIA ESTATAL DE INVESTIGACION
89010 €
Departamento de Ingeniería
Optimization and Control of Distributed Systems
Programa de Doctorado en Ingeniería