Se ha revelado el diseño de un brazo robótico gracias a un estudio recientemente divulgado en Scientific Reports que, además, revela el desarrollo del mismo. Esta tecnología está especializada en la limpieza de casquillos de porcelana en subestaciones de alto voltaje.
Los investigadores implementaron tecnologías de inteligencia artificial y 5G para construir un prototipo con un sistema de control integrado. La funcionalidad y eficacia del brazo robótico fueron comprobadas exitosamente en la red eléctrica de Nanjing.
¿Por qué es importante la limpieza de casquillos en las subestaciones?
Los casquillos de porcelana son aisladores esenciales utilizados en subestaciones eléctricas para aislamiento externo. La contaminación de estos componentes con partículas extrañas puede acarrear serios riesgos a los dispositivos eléctricos relacionados y resultar en descargas eléctricas, cortes de energía masivos o incluso accidentes.
Es crucial mantener una limpieza periódica de estos aisladores para asegurar una operación segura y eficiente de las subestaciones.
Por lo general, la limpieza tradicional de casquillos se lleva a cabo manualmente, usando agua con cortes de energía o aire comprimido con la energía activada. El personal de mantenimiento realiza esta tarea ascendiendo a los dispositivos o desde plataformas, usando herramientas especializadas como paños y cepillos.
Estos métodos manuales, además de ser ineficientes, representan riesgos de seguridad significativos. En cambio, los sistemas automáticos de limpieza, como los robots, proporcionan una alternativa más segura y eficiente, mejorando la uniformidad y eficacia del proceso mientras se minimizan los riesgos humanos.
Tecnología e ingenio del brazo robótico
En este proyecto, se desarrolló un robot automatizado para el mantenimiento y limpieza de casquillos de porcelana de 500 kV en subestaciones durante interrupciones del suministro eléctrico.
Este robot incluye varios componentes cruciales: una plataforma elevadora eléctrica móvil que sostiene el dispositivo, un cepillo de limpieza, una caja de operaciones, un controlador de movimiento, interruptores fotoeléctricos y un módulo de avance para una ubicación precisa. La caja de operaciones está equipada con controles táctiles y botones que regulan el movimiento de la plataforma y la velocidad del cepillo.
Así mismo, el cepillo está fabricado en aleación de aluminio y diseñado en una estructura de 120 grados, adaptándose eficazmente a los entornos de las subestaciones. Movido por motores de corriente continua sin escobillas, permite ajustes de velocidad adaptativos basados en las condiciones del lugar. La longitud del eje del cepillo es ajustable, asegurando eficiencia y consistencia en la limpieza.
Los interruptores fotoeléctricos son esenciales para la precisa localización y movimiento del brazo robótico, detectando la posición exacta del casquillo. El sistema de posicionamiento asegura una alineación perfecta del casquillo dentro del anillo del cepillo, reduciendo los riesgos de colisión debido a desajustes de posición.
Evaluación y control inteligente para asegurar un buen resultado
Un control efectivo es vital para la operatividad del brazo robótico. Los investigadores utilizaron un controlador lógico programable (PLC) S7-200 como la unidad central de manejo, procesando señales de sensores para coordinar cada movimiento del brazo. El sistema emplea un control de retroalimentación angular en tiempo real para estabilizar automáticamente la plataforma, asegurando que se eviten las colisiones durante los ajustes.
La implementación de computación de punta y tecnología de banda ultraancha fue crucial para desarrollar técnicas de control de distancia y localización precisa. La integración del Internet de las Cosas (IoT) con estas tecnologías permitió definir precisamente el área de trabajo del brazo, asegurando el aislamiento de zonas activas cercanas y protegiendo tanto el equipo como al personal.
¿Qué tan eficaz resultó ser el brazo robótico?
Para validar la aplicación práctica de este sistema automatizado, se creó un prototipo basado en la estructura de porcelana de un disyuntor típico de 220 kV en una subestación de 500 kV. Tras las pruebas iniciales en laboratorio, este prototipo se probó en la red de Nanjing, donde se evaluó exhaustivamente su rendimiento.
Los ajustes de la plataforma se completaron en apenas 0.5 segundos y, una vez posicionado el brazo, la limpieza inició automáticamente. Un casquillo de 500 kV de 4.8 metros fue limpiado en 30 segundos, demostrando un notable aumento en eficiencia comparado con los métodos manuales tradicionales.
El brazo robótico, que incorpora retroalimentación mediante tecnología 5G, limpió eficazmente los casquillos de porcelana y superó las expectativas de diseño durante la prueba en Nanjing. Confirmó su eficacia, calidad y seguridad, cumpliendo con los objetivos de rendimiento establecidos.
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