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Robo Crawler Monitors Cables de alimentación subterráneos
A menudo, antes de que se apague un cable de alimentación, emite algunos signos sutiles de angustia. Desafortunadamente, muchos cables de distribución críticos son subterráneos, lo que dificulta el acceso y monitoreo de las personas. Pero ahora, un nuevo robot de arrastre de cables, desarrollado por investigadores de la Universidad de Washington (UW), Seattle, podría proporcionar información muy necesaria sobre la salud de los sistemas de energía subterráneos.
La imagen muestra parte de un robot que está diseñado para atravesar de forma autónoma cables de alimentación subterráneos, utilizando sensores integrados para detectar daños. Al detectar un cable defectuoso antes de que falle, el robot podría ahorrarle tiempo y dinero a las compañías eléctricas en el mantenimiento y la reparación de la red eléctrica.
El monitoreo de los sistemas de cable es uno de los santos griales de la industria eléctrica, dice Don Von Dollen, gerente de programa del Programa IntelliGrid en el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica (EPRI), en Palo Alto, CA. Cuando se produce una falla en un cable, es un verdadero dolor encontrarlo, desenterrarlo y repararlo. Lograr buenos diagnósticos ha sido un desafío desde hace mucho tiempo y es un hueso duro de roer.
Durante décadas, los investigadores y las empresas de servicios públicos han estado trabajando en varias formas de monitorear las redes eléctricas. Un método tradicional, que se ha utilizado durante 50 años, se llama prueba de alto potencial, dice Von Dollen. Básicamente, desconecta el cable y envía un gran pico de voltaje a través de él, dice. Si hay algún problema, esto hará que el cable falle. Es un método de fuerza bruta, dice, pero si el cable falla, al menos es en un entorno controlado. Más recientemente, la gente ha usado el radar para detectar fallas.
Pero estos métodos requieren una buena cantidad de interacción humana. Los investigadores de la UW abordaron el desafío diseñando un robot que puede atravesar de forma autónoma cables subterráneos enterrados en tuberías y túneles. El robot, que rueda sobre pequeñas ruedas de neopreno y funciona con una batería, abraza el cable con fuerza mientras sus tres sensores integrados escanean en busca de signos de desgaste. Solo alrededor del 10 por ciento de los cables subterráneos se encuentran en tuberías o túneles (el resto está enterrado directamente en el suelo). Pero estos cables son a menudo los que experimentan condiciones inesperadas, como goteos de agua, dice Alexander Mamishev , profesor de ingeniería eléctrica en la UW y líder del proyecto, lo que los hace más susceptibles a fallas.
Monitorear estos sistemas de energía subterráneos es un problema de dos partes, dice Mamishev. Primero, el terreno es difícil para que un robot navegue de forma autónoma. Millas de cables consisten en torsiones, vueltas, soportes y voladizos que pueden impedir el progreso. Estas consideraciones fueron parte integral del diseño, dice. El robot tiene un giroscopio para ayudar a mantener su equilibrio y brazos estabilizadores para ayudar a corregirlo si se sale de su camino. El robot está construido en segmentos, algo así como un tren con varios vagones, y se encuentra a tres pulgadas por encima de un cable. Un segmento está dedicado al control del robot y el otro alberga los sensores y las unidades de procesamiento de datos.
El segundo desafío con la supervisión de cables de alimentación tiene que ver con el tipo de sensor que se utiliza. Mamishev sospecha que una combinación de sensores puede encontrar problemas en los cables mejor que un solo método. Por tanto, el robot de su equipo incluye un sensor térmico para localizar puntos calientes; un sensor acústico para localizar el chasquido, el crujido y el estallido silenciosos de las chispas de una descarga eléctrica parcial; y un sensor dieléctrico para medir la presencia de humedad que pueda haberse filtrado en el aislamiento. Además, el robot cuenta con una cámara de video para que su progreso se pueda monitorear de forma remota.
Mamishev y su equipo llevaron recientemente el robot a Nueva Orleans para probarlo en las instalaciones de ensamblaje de la NASA Michoud de Lockheed Martin. El objetivo era encontrar daños que podrían haber sido causados por el huracán Katrina, ya que el agua salada de las inundaciones puede filtrarse en el aislamiento de los cables. No encontraron daños en los cables de la instalación. Sin embargo, esta primera prueba de campo fue una buena prueba de concepto, dice Mamishev, y el robot navegó con éxito tres millas de cable.
La tecnología de los investigadores parece muy interesante y prometedora, dice Dave Hawkins, director de proyecto para la integración de recursos renovables en el Operador de sistema independiente de California , una organización sin fines de lucro que administra la mayor parte de la red eléctrica de alto voltaje del estado. El robot podría mejorar la confiabilidad eléctrica identificando cables que han llegado al final de su vida útil, dice. Al pronosticar posibles fallas, los cables se pueden retirar del servicio de una manera planificada, lo que ahorra tiempo y dinero.
Von Dollen de EPRI dice que la investigación está en el camino correcto para abordar parte del problema de monitoreo de cables de la industria. Es un enfoque interesante, dice. Sin embargo, debido a que el robot se encuentra unos centímetros más alto que las tuberías, podría tener dificultades para navegar por los espacios reducidos en los conductos y tuberías donde se alojan algunos cables.
Mamishev dice que el robot tiene el potencial de encogerse hasta una altura de aproximadamente una pulgada, pero no más delgado. Sin embargo, incluso a tres pulgadas, todavía puede arrastrarse sin obstáculos a lo largo de varios sistemas de cables subterráneos, dice.
En los próximos meses, los investigadores planean reemplazar los estabilizadores rígidos actuales por otros nuevos que sean flexibles y adaptables. Luego, si el robot encuentra un espacio reducido, los brazos pueden doblarse y apartarse; si se inclina, los brazos pueden enderezar el robot con mayor precisión. Además, Mamishev agregará más baterías, quizás agregando más segmentos al tren de robots.
Los robots tienen el potencial de comercializarse relativamente pronto, dice. Sin embargo, el cronograma dependería completamente del interés de los socios comerciales. Si tuviéramos buenos socios, dice, en un año podríamos ofrecer un servicio de verificación de cables.