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21 enero, 2018

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Drones para supervisión de líneas eléctricas

¿Pueden ser utilizados en la industria de servicios públicos y proporcionar servicio para una variedad de aplicaciones que se beneficiarían de reducciones de costos y una mayor conciencia de la situación? Los drones son una de las tecnologías más populares en este momento. Todos sabemos que los drones se desarrollaron en gran medida para uso militar y parecen ser ideales para esa aplicación.

dron

Pero, ¿qué más pueden hacer los zánganos además de ser el juguete de consumo bajo demanda o el arma militar letal?

 

Los drones tienen muchos nombres asociados populares dependiendo de la industria, el país y la aplicación; estos nombres incluyen:

 

  • UAV (vehículo aéreo no tripulado)
  • UAV (vehículo aéreo no pilotado)
  • RPA (dron)
  • UAS (sistema aéreo no tripulado)

 

Inspección a un aerogenerador

Inspección a un aerogenerador

 

Los drones han avanzado tecnológicamente de forma dramáticamente positiva durante los últimos años. Nunca han sido tan fáciles de volar y a la vez tan rentables para diversas tareas.

Los avances en la tecnología de zánganos han incluido FPV (First Person Video) mediante el cual las imágenes vistas por la cámara aérea son retransmitidas de vuelta al operador para un mayor control y una adquisición más precisa de las imágenes. Los drones avanzados incluyen GPS y brújula para ayudar en la facilidad de vuelo controlado y para el mantenimiento de la estación durante el vuelo. Los sistemas más nuevos ofrecen una solución de control dual que permite al piloto volar el dron mientras una segunda persona controla la cámara para la grabación. Los avances en las baterías han extendido la resistencia de los tiempos de vuelo y han permitido una mayor recolección de video y datos durante el vuelo. No todos los drones funcionan con baterías, algunos utilizan combustible combustible para una mayor resistencia y velocidad.

 

Detección de campo magnético por un avión teledirigido

Detección de campo magnético por un dron

 

Hay mucha confusión con respecto a los drones. Se clasifican como grados comerciales o de consumo y el rendimiento, la funcionalidad y los costes varían según la definición. El nivel de entrada es para juguetes controlados por radio. Estos pueden variar desde menos de $25 a $1,000. Este dron de extremo inferior no se considera en este artículo. Los aficionados avanzados y las empresas de servicios públicos pueden comprar aviones teledirigidos muy capaces en el rango de $1,000 a $3,000 que se pueden utilizar para la mayoría de las aplicaciones de servicios públicos. Este avión teledirigido de alta gama se utiliza principalmente para la fotografía y como plataforma aérea de captura de vídeo. La resolución es típicamente en la gama de 6-12 megapíxeles y proporciona imágenes fijas de calidad y televisión de alta definición. La calidad de la imagen es aceptable para la mayoría de las necesidades de visualización de Utilidades. En el siguiente nivel hacia arriba, vemos unidades comerciales de gama baja a media que varían en precio desde $3,000 hasta $10,000 dólares. Se utilizan para una variedad de aplicaciones que pueden exigir la adquisición de vídeo HDTV o 4k UHDTV y un soporte de cardán estabilizado que ofrece imágenes óptimas para su integración en la producción cinematográfica o para la revisión y planificación de ingeniería. En el rango medio de 10.000 a 100.000 dólares vemos aviones teledirigidos con cámaras especializadas y una serie de sensores conectados que van más allá de las funciones básicas de captura de imágenes. Estos aviones teledirigidos se planean para el análisis agrícola, la documentación de estudios topográficos, la exploración e investigación de petróleo, gas y minería, trabajos de primeros auxilios para el registro aéreo de accidentes de tráfico, búsqueda y rescate, vigilancia en el lugar del crimen, análisis de extinción de incendios e inspección de gasoductos y acueductos. Los aviones teledirigidos de más de 100.000 dólares se utilizan para las fuerzas armadas y algunas aplicaciones nuevas, como los requisitos de protección fronteriza, el apoyo médico de emergencia con desfibriladores aéreos, la entrega de paquetes para el consumidor y mucho más. Normalmente estos zánganos no son operados con operaciones de línea de visión.

 

La industria de bienes raíces ha sido un pionero en la adopción temprana que emplea zánganos para la grabación de video interior y exterior para presentaciones de ventas utilizando UAVs comerciales de gama alta y baja. Se pueden encontrar muchos pilotos experimentados con antecedentes de producción de video inmobiliario.

DJI S1000 con cámara fija

Las empresas de servicios públicos están considerando drones operados con LOS (Line of Sight) o la próxima generación de drones autónomos. La mayoría de los drones hoy en día necesitan un operador que los controle mientras están en vuelo y el operador debe ser capaz de ver el dron con LOS para que funcione correctamente. Sin embargo, se están desarrollando drones que pueden operar autónomamente y volar un plan de vuelo prescrito con puntos clave etiquetados para una navegación de precisión. Si se va a utilizar un dron para volar por el derecho de paso de un corredor de transmisión, entonces no podrá operar con LOS debido a las distancias recorridas y a las obstrucciones físicas que impiden la visibilidad del dron. Por lo tanto, el operador puede simplemente lanzarlo y luego recuperarlo en el punto de destino predeterminado y programado.

 

Incluso si los zánganos usan LOS u operación autónoma, pueden comenzar a aprender rutas repetibles que pueden ser ajustadas para mejorar la alineación resultando en una mejor visibilidad de las líneas de transmisión. Estas rutas de vuelo pueden optimizarse para obtener los mejores resultados teniendo en cuenta el terreno, la morfología y la propia infraestructura de transmisión. Las rutas se pueden guardar con way-points para futuros vuelos repetidos del derecho de paso. Los sensores pueden ser añadidos para mejorar aún más los vuelos de proximidad a los objetivos para que la detección de las líneas y las torres puedan ser detectadas en tiempo real y el avión teledirigido pueda autoajustar su ruta para evitar colisiones. Estas nuevas rutas se pueden guardar para vuelos repetidos. Si se añaden reflectores o balizas al corredor de transmisión, los aviones teledirigidos pueden utilizar estos dispositivos para informar de la ubicación y optimizar la trayectoria de vuelo. Un PLC (portador de línea de energía) o una malla WiMAX de bajo costo que recorre cientos de kilómetros por la derecha del camino puede ayudar a proporcionar datos adicionales al zángano y recolectar telemetría del zángano. Estas balizas pueden guiar la trayectoria de vuelo del dron con comunicaciones constantes. La telemetría de vuelo de drones se retransmitirá de nuevo al centro de operaciones de la red y los operadores de drones a través de esta red de retransmisión, mejorando aún más el vuelo autónomo y la recuperación del dron.

 

Drone de ala fija, lanzado a mano

Dron de ala fija, lanzado a mano

 

Los drones vienen en ala fija y multirotor, es decir, como aviones o helicópteros. Una Utilidad necesitaría probablemente ambos tipos en su inventario para diferentes aplicaciones. El ala fija puede tener una mayor resistencia de vuelo para cubrir 10 kilómetros, mientras que las plataformas de rotores múltiples pueden estar en posición para el registro por vídeo de los activos de la torre que no se pueden ver desde el suelo. Esto evitaría que los aparejadores o el personal de línea suban a las estructuras, lo que ahorraría tiempo, dinero y promovería la seguridad. Los zánganos son ideales para las inspecciones de las torres de comunicación, así como para el análisis de la red de transmisión.

 

La motivación para considerar los aviones teledirigidos está impulsada tanto por los avances en la tecnología disponible como por las justificaciones comerciales fundamentales. Los aviones teledirigidos tienen mejores métricas OpEX y CapEX en comparación con alternativas como operaciones tripuladas de aviones y helicópteros. Esto no quiere decir que los aviones teledirigidos reemplacen a los aviones tripulados en Utilities, pero ciertamente pueden ser usados para aumentarlos para las inspecciones iniciales y el trabajo de análisis de activos físicos.

 

Entonces, ¿cómo harán Utilities el mejor uso de los drones? El grupo China Merchant New Energy Group utiliza drones para inspeccionar sus huertos solares en busca de paneles dañados en conjuntos densos. Este video provee una buena demostración de su uso en New Energy.

 

 

Los drones pueden ser ideales para evaluar los daños causados por tormentas a los activos de transmisión y distribución de manera rápida o cuando el acceso es limitado o restringido debido al cierre de caminos, nieve profunda y puentes lavados. Los drones pueden localizar rápidamente las líneas eléctricas caídas y ayudar a los equipos de restauración a optimizar el trabajo de recuperación.

 

Foto térmica capturada por un dron

Foto térmica capturada por un dron

 

La resistencia operacional de los drones es el factor limitante para los multirotores, ya que la duración de la batería está limitada por la carga útil y el tiempo. Conseguir 15 a 20 minutos de resistencia es típico para los drones alimentados por batería. La carga útil puede consistir en cámaras visuales para la grabación de vídeo y cámaras de infrarrojos para la imagen térmica de líneas de transmisión. Las cámaras fotográficas pueden observar el crecimiento de la vegetación a lo largo de la derecha del camino para poder recoger:

 

  • grabaciones visuales – imágenes fijas y vídeo
  • imágenes multiespectrales – salud de las plantas, calidad del agua, cálculo del índice de vegetación y conteo de plantas
  • imágenes térmicas: detección de la firma térmica, detección de la firma térmica, detección de animales, vigilancia y seguridad, detección de la temperatura del agua y de la fuente de agua, y respuesta a emergencias
  • LiDAR – telémetro láser, recopilación de datos para modelado 3D y penetración del dosel de la planta para mediciones de altura.
  • Imágenes hiperespectrales – una versión mejorada de los sensores multiespectrales, estas unidades de próxima generación pueden evaluar la salud de las plantas, la calidad del agua, el cálculo del índice de vegetación, el conteo de plantas, así como la detección espectral completa que se utiliza a menudo para los estudios de minerales y suelos / composición de la superficie.

 

Para poder montar estas cámaras y sensores, se requiere una plataforma de cámara estabilizada que utilice un cardán estabilizado de tres ejes para controlar y apuntar la cámara / sensor, así como mantener una grabación de vídeo suave reduciendo o eliminando la inestabilidad inherente del drones durante el vuelo. Los vientos altos, así como la conducción térmica y la estratificación atmosférica pueden afectar negativamente al zángano durante el vuelo y un cardán de calidad mejorará drásticamente las grabaciones visuales.

 

Además, hay arreglos de sensores disponibles que miden sustancias químicas transportadas por el aire, patógenos y materiales radioactivos en caso de que se requieran tales mediciones. La disponibilidad de sensores se está ampliando y cuenta en los 100s ya con más que se está desarrollando. Un operador está planeando utilizar el ordenador de frambuesa Pi en conjunción con el drones para derivar datos y combinar funciones que no están actualmente disponibles, por lo que la comunidad de bricolaje también está activa con los desarrollos de drones.

 

Drone FPV con lecturas de telemetría

Drone FPV con lecturas de telemetría

 

Cualquier discusión sobre los drones sería incompleta si no se revisaran la legislación y las leyes que rigen su funcionamiento. Estas leyes son temas complejos y siguen evolucionando. Por lo tanto, esto no es de ninguna manera una revisión exhaustiva, sólo un comentario para recomendar un enfoque cauteloso. El espacio aéreo es un recurso compartido y una cuestión sumamente compleja. Son necesarias normas claras y adecuadas, que requieren tiempo. Por supuesto, las empresas de servicios públicos están obligadas a operar cualquier drones dentro de la ley. El desarrollo de la legislación sobre los drones se encuentra en diferentes etapas de madurez en diferentes países. En la mayoría de los casos, estas leyes emergentes todavía no han sido probadas en los tribunales, por lo que se espera que continúen desarrollándose y cambiando en los próximos años, incluso después de que se aprueben las leyes iniciales. Se recomienda encarecidamente buscar el asesoramiento legal apropiado. Con esta preocupación planteada, las empresas de servicios públicos no deberían temer a los drones, ya que ofrecen un sólido argumento comercial y el panorama legal mejorará con el tiempo.

 

Transporte Canadá teledirigido infográfico

Transporte Canadá teledirigido infográfico

 

Transport Canada ha promulgado legislación que rige la operación de drones y Canadá es considerado un país de adopción temprana. Han dividido los drones en tres categorías de peso (menos de 2 kg, 2,1 a 25 kg, más de 25,1 kg) y han ofrecido exenciones y orientaciones sobre el funcionamiento legal de los zánganos. Si bien todo esto es bueno y progresivo, las limitaciones de operación son significativas y pueden desafiar el uso de drones en cualquier lugar y para cualquier aplicación debido a las estrictas restricciones enumeradas. Aquí hay un enlace a la página de Transport Canada drone.

 

En los EE. UU., la Administración Federal de Aviación (FAA) todavía está desarrollando su legislación final sobre aviones no tripulados. En la legislación de reautorización de la FAA de 2012, el Congreso le dijo a la FAA que elaborara un plan para la “integración segura” de las UAS para el 30 de septiembre de 2015. La integración segura será incremental. La agencia todavía está desarrollando regulaciones, políticas y estándares que cubrirán una amplia variedad de usuarios de UAS, y espera publicar una regla propuesta para los UAS pequeños – por debajo de 55 libras – a finales de este año. Es probable que la norma propuesta incluya disposiciones para las operaciones comerciales. Cualquiera que quiera volar una aeronave – tripulada o no tripulada – en el espacio aéreo de los Estados Unidos necesita algún nivel de aprobación de la FAA. Aquí hay un enlace a la Administración Federal de Aviación para obtener más información sobre el funcionamiento de los aviones teledirigidos, pero manténgase en sintonía ya que se espera nueva legislación a principios de 2015.

 

En junio de 2014, la Autoridad de Aviación Civil del Reino Unido (CAA) publicó su tercera edición de la Air Navigation: The Order and the Regulations. Este documento de 480 páginas cubre todos los aspectos del vuelo en el Reino Unido. Incluye regulaciones para operaciones seguras y legales de drones. La aeronave debe mantenerse dentro de la línea visual de visión (normalmente se considera que está a 500 m horizontalmente y 400 pies verticalmente) de su piloto remoto. Las operaciones más allá de estas distancias deben ser aprobadas por la CAA (la premisa básica es que el operador demuestre que puede hacerlo con seguridad). Las aeronaves pequeñas no tripuladas (independientemente de su masa) que se utilizan para fines de vigilancia están sujetas a restricciones más estrictas con respecto a las distancias mínimas que puede volar cerca de personas o propiedades que no están bajo su control. Si usted desea volar dentro de estos mínimos, se requiere permiso de la CAA antes de comenzar las operaciones. También se requiere el permiso de la CAA para todos los vuelos que se realizan por trabajo aéreo (es decir, en términos muy simples, se le paga por hacerlo). Por lo tanto, las empresas de servicios públicos del Reino Unido tendrán que solicitar permiso previo para los vuelos no tripulados. La Navegación Aérea de la CAA: La Orden y el Reglamento se encuentran aquí.

 

Más allá de Visual Line of Sight o BVLOS drones saliendo para un vuelo de inspección de largo alcance en España.

Más allá de Visual Line of Sight o BVLOS drones saliendo para un vuelo de inspección de largo alcance en España.

 

Más allá de Visual Line of Sight o BVLOS es la próxima área de drones a ser probada y evaluada por los diferentes reguladores. Canadá, Estados Unidos, España y Australia son algunos de los países que planean evaluar los drones BVLOS en 2015. El BVLOS o los drones autónomos no son generalmente aceptables en la mayoría de los países hoy en día, pero este es exactamente el tipo de drones que las empresas de servicios públicos querrán operar en el futuro. Por lo tanto, hasta que la legislación alcance la demanda, los drones LOS voladores, independientemente de si son de ala fija o multirotores, deberían ser el foco de Utilities hoy en día. Para empezar, utilice los modelos comerciales de gama alta o baja para aprender y controlar los costes iniciales de puesta en marcha hasta que entienda exactamente qué valor pueden aportar estos UAV a su empresa.

 

Los drones son una tecnología de rápida maduración con leyes rezagadas, por lo que es inteligente gatear, caminar, correr, acercarse. Además, volar un dron junto a cables de alta tensión es intrínsecamente arriesgado también, por lo que desarrollar la familiaridad y las habilidades de piloto es fundamental para su éxito a largo plazo. Recuerda, la seguridad primero!

 

Michael Martin es un piloto de ala fija con licencia para aviones tripulados en Canadá y también vuela sus propios drones con soportes de 3 ejes, cámaras GoPRO 3+, enlaces descendentes de video en primera persona, y con telemetría de vuelo completa visualizada remotamente. Utiliza estos drones principalmente como plataformas de grabación de imágenes fijas y de vídeo. Los vuela sólo por diversión.

 

Martin tiene más de 35 años de experiencia en redes de banda ancha, fibra óptica, tecnologías de comunicaciones inalámbricas y digitales. Es Consultor Ejecutivo Senior con el Global Center of Excellence for Energy and Utilities de IBM. Anteriormente fue socio fundador y Presidente de MICAN Communications y anteriormente fue Presidente de Comlink Systems Limited y Ensat Broadcast Services, Inc. ambas divisiones de Cygnal Technologies Corporation. Posee tres maestrías en administración de empresas (MBA), comunicación (MA) y educación (MEd). Además, cuenta con diplomas y certificaciones en negocios, programación informática, internetworking, gestión de proyectos, medios de comunicación, fotografía y tecnología de la comunicación.

 

Todas las imágenes provienen de Internet con los derechos comerciales de sus autores.

Fuente: linkedin.com

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  1. avatar
    uarionex Concepción Olivera
    Jul 20 2018

    El mundo avanza de la mano con la tecnología. No se puede obstaculizar de la mínima manera el desarrollo de la implementación de métodos o recursos que marcan ese avance. El uso de los drones es uno de los más luminosos puntos en el avance de la ciencia, que incide en el crecimiento y desarrollo de la tecnología que hacen más simples y llevaderas actividades que conllevan mucho tiempo,muchos recursos, son muy complejas, peligrosas y extremadamente difíciles. Los drones llegan para aligerar, hacer más grata la vida del hombre y más productiva.

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