– De acuerdo a informes en los que se señalan aplicaciones de Drones en la ingeniería no solo son artefactos recreativos o maquinas excesivamente costosas usadas exclusivamente por las milicias de distintos países, hoy en día pueden ser catalogados perfectamente como herramientas de trabajo para ser utilizadas en diferentes sectores, con la finalidad de llevar a cabo labores de inspección que suelen ser difíciles de realizar mediante otros métodos.
Por medio del avance en tecnologías Drone (obtención y manejo de imágenes y vídeos, microcontroladores, GPS, baterías, etc.) se ha abierto la posibilidad de considerar a los Drones como herramientas para utilizar en la industria. Específicamente lo que les ha permitido a los Drones dar el salto del plano recreativo al industrial es la inclusión de distintas tecnologías en lo que refiere a cámaras, tal es el caso de la termografía, la cual permite al Drone abrirse paso dentro de distintos sectores ya que en la mayoría de ellos existen procesos en donde la variable temperatura es un medio con el cual se puede determinar el estado o condición de algún equipo a partir de esta realizar planes de mantenimiento.
Hoy en día no es extraño ver cualquier tipo de UAV realizando operaciones en distintos sectores de la industria por ejemplo: generación eléctrica que periódicamente necesita revisar el estado de sus instalaciones (chimeneas, paneles solares, turbinas eólicas, etc.), e incluso saliendo del sector eléctrico, por ejemplo la minería, construcción, transporte, agricultura, donde en los últimos años ha nacido el concepto de Agricultura de Precisión (AP) el cual consiste en tomar decisiones respecto a la plantación de productos y sus respectivos tratamientos en función de estudios obtenidos por imágenes térmicas e infrarrojas aéreas con las que se analiza el estado del suelo.
Sector Eléctrico
Generación Eléctrica
La tecnología Drone tiene un enorme potencial en el sector eléctrico, al punto que reconocidos grupos empresariales tales como Endesa consideran estos equipos como herramientas que facilitan las labores de inspección en términos de seguridad, rapidez, y calidad, por lo que han comenzado a realizar considerables inversiones en torno al tema. El potencial de los Drones en este sector se debe principalmente a que estos pueden ser introducidos en todas las áreas de la electricidad, ya sea generación, transmisión o distribución, en las cuales la inspección preventiva es una labor necesaria para mantener el rendimiento y evitar detenciones por fallas en los distintos procesos.
La imagen anterior está captada por un dron con tecnologías de cámaras HD (alta definición) , a simple vista con la imagen es posible sacar conclusiones sobre el estado de la chimenea sin necesidad de que un operador suba y realice la labor, además permite tener una visión global de toda la instalación. Por otra parte, la opción térmica permite encontrar algún tipo de falla que genere un punto elevado de temperatura (punto caliente), haciendo posible encontrar fugas de energía con las que disminuye la eficiencia y así son muchas las aplicaciones que se pueden llevar a cabo en este tipo de plantas.
En el caso de las plantas solares, en las que es posible determinar elementos defectuosos por medio de la existencia de puntos calientes, y así calcular costos derivados de mal funcionamiento de equipo e idear planes de mantenimiento correctivos. Este tipo de plantas suelen considerar grandes extensiones de terreno para su funcionamiento, por lo que llevar a cabo un plan de inspección pedestre implica un elevado gasto de recursos humanos (horas hombre), este problema no sucede con los Drones ya que gracias a sus tecnologías de navegación GPS permiten establecer rutas de vuelo automáticas fijadas por el operador.
Como se ha mencionado anteriormente los parques eólicos no son reacios en admitir nuevas tecnologías de inspección, las cuales hasta el momento son llevadas a cabo por medio de brazos hidráulicos con cestas o también por medio de un ascenso con cuerdas (análogo al Rappel). Si bien este último método resulta más rentable que la grúa hidráulica, aún quedan factores por mejorar, tal es el caso de la seguridad ya que siempre es conveniente evitar el trabajo en altura, y el tiempo utilizado, el cual para un equipo experimentado es alrededor de 3 a 4 horas por cada turbina. De acuerdo a artículos citados en revistas de ingeniería, el tiempo de 3 horas a disminuido a menos de 20 minutos con la utilización de Drones, y además el costo de operación se ha reducido en un 50% respecto a los otros métodos, lo que también se traduce en beneficios para la empresa generadora que disminuye sus tiempos de detención de turbinas para labores de inspección.
Distribución y Transmisión Eléctrica
Dentro de las principales misiones de este sector destaca el concepto de fiabilidad, es decir que se busca entregar la confianza de que el servicio no será suspendido, por esto es que las distintas empresas elaboran planes de mantenimiento preventivo y predictivo, donde la inspección es una actividad realizada periódicamente. El uso de Drones entrega la posibilidad de mejorar los métodos de trabajo actuales, además de la rapidez y versatilidad de operación hace de esta una opción sumamente atractiva, ya que entrega resultados similares o superiores a métodos utilizados en la actualidad.
Por ejemplo:
– Informes de defectos: Inspección de subestaciones y líneas de las que se busca verificar entre otras el estado de grapas, salidas de conductores, cadenas de aisladores, herrajes de anclaje y cadenas de apoyo, cables de guardia y tierra, etc.
– Informes de distancias: Mediante análisis georreferénciales de los elementos de las líneas es posible realizar cálculos de distancias entre fases, conductores-suelo, edificios, arboles (laterales y bajo el vano), cruzamientos y paralelismos.
– Vídeos de la filmación: Vídeos en el espectro visible en distintos formatos o resoluciones.
– Termografía: Vídeo de espectro infrarrojo que permite detectar los puntos calientes o fríos y así gestionar planes de mantenimiento.
– Subestaciones: Es posible inspeccionar Transformadores (Bornes, fugas dieléctrico, terminales, transformadores de medida), bancos de condensadores, autoválvulas, estado de conexiones de puestas a tierra, etc.
En la imagen anterior se aprecia en la fotografía térmica una falla en 3 piezas del aislador que reflejan puntos elevados de temperatura.
Construcción
La incursión de Drones en la construcción, permite ejecutar de forma precisa, rápida y económica todo tipo de seguimiento en sus distintas fases, ya sean etapa de estudio previo al proceso constructivo, donde se vive la etapa de solicitudes de permisos y certificaciones por lo que se incurre en estudios topográficos o cartográficos en donde los Drones resultan ser bastante útiles, luego en etapas de construcción, estos permiten llevar un seguimiento visual de la obra a lo largo de todo el proceso.
La construcción es el sector indicado para demostrar la gran versatilidad de los Drones, ya que permite la posibilidad de abarcar no solo tecnologías de grabación de vídeo o fotografías normales, sino también cámaras multiespectrales, térmicas, sensores medioambientales, etc., abriendo el abanico de elementos a observar en la obra mediante el uso de Drones por ejemplo:
– Análisis del impacto ambiental de la obra: en el entorno de la obra se puede estudiar el estado de los recursos forestales alrededor (en caso de que existan), y realizar comparaciones entre un antes y un después de las etapas de construcción. Del mismo modo se pueden detectar vertidos de elementos contaminantes que pueden darse a lo largo del proceso en zonas naturales que son de interés público (lagos, ríos, etc.).
– Análisis del estado de materiales: Los materiales constructivos suelen sufrir cambios tales como, degradación de su color o variaciones de volumen entre otras. Luego mediante herramientas entregadas por los softwares de imágenes es posible determinar dichas anomalías que a simple vista son imposibles de apreciar. Respecto a este tema también se han investigado métodos de mantener un control sobre el acceso y salida de materiales o movimientos no deseados en el interior de la obra, los cuales en estos proyectos suelen darse a menudo.
– Detección de derroches de energía: Nuevamente con la termografía es posible detectar fugas de energía o el mal uso de esta, y así valorar aspectos importantes en los edificios construidos como la eficiencia energética.
Algo de lo mencionado anteriormente se muestra en la fotografía donde se aprecia distintas formas de procesar una imagen, se debe decir que para esta imagen se instalan puntos o localizadores GPS en el terreno de modo que aumenta la precisión geográfica del Drone.
Agricultura
La agricultura tal vez es una industria que no tiene mayores semejanzas o su relación con el sector eléctrico no es tan cercana como en otros sectores, construcción, minería, etc., sin embargo, ésta tiene muchas características que permiten la inclusión de la tecnología Drone. En países donde este sector tiene mayor presencia por ejemplo en Argentina o Estados Unidos, ha nacido el concepto de Agricultura de Precisión (AP) la cual en términos generales consiste en utilizar herramientas tecnológicas para colaborar con los agricultores en la toma de decisiones.
Los Drones en esta área entregan a los agricultores no solo la capacidad de observar sus terrenos desde el aire, sino también mediante diferentes tecnologías que ya se han mencionado en casos anteriores tomar decisiones que suelen ser importantes para las plantaciones, por ejemplo:
– Detección de áreas infestadas por malezas en cultivos herbáceos: por medio de un análisis espectral de imágenes. Un ejemplo de esta aplicación en España es llevada a cabo por los distintos cuerpos de seguridad del estado para la detección de drogas ocultas en cultivos de gran altitud (Maíz, Bosques, etc.). Se suelen realizar inspecciones en helicópteros equipados con cámaras que diferencian las plantaciones mediante un análisis espectral de su color. Por medio de esta tecnología también es posible determinar el estado de salud de las plantas y así elaborar los respectivos tratamientos (fumigaciones, fertilizaciones, puntos óptimos para cosechar, etc.).
– La detección de zonas que necesitan mayor cantidad de riego: en este estudio nuevamente entra el análisis térmico, donde se revisa la Temperatura del suelo y se estima el nivel de sequedad que esté presente. Así también se puede aumentar la eficiencia en el uso de agua, resolviendo un problema presente cada año que exista déficit de lluvias.
– Control de inventarios de cultivos y limitaciones territoriales: La observación aérea ha sido desde siempre una herramienta potente para la generación de inventarios de cultivos. Aunque para grandes superficies, los Drones no ofrecen las prestaciones de aviones y satélites de muy alta resolución. Sin embargo, en España las extensiones de terrenos agrícolas no suelen ser tan grandes como en Argentina, EEUU o Brasil, por lo que esta desventaja pasaría un poco más desapercibida.
A continuación, en la fotografía se muestran 2 imágenes, por un lado la imagen de la izquierda entrega información sobre la situación de un cultivo posterior a la caída de una fuerte helada, y por otro lado la imagen de la derecha marca las diferencias de vegetación antes y después de la helada. Con esta información y a partir de los contrastes entre el antes y después de la helada es posible concluir si es que el plan de acciones fue el adecuado o si este necesita mejoras.
Minería
Las actividades extractivas generalmente tienen 3 etapas de desarrollo, la Prospección, Exploración y Explotación. La primera consiste en la búsqueda de yacimientos ricos de minerales extraíbles, la segunda tiene por objetivo evaluar cualitativa y cuantitativamente los recursos geológicos para determinar la viabilidad de comenzar con la explotación, y finalmente la explotación como su nombre lo dice es el proceso de extracción de la materia prima deseada.
En la minería, en algunas ocasiones, el entorno puede ser desfavorable ya sea por condiciones climáticas extremas o altitud del sector donde se encuentra situado el yacimiento, por ello es conveniente investigar sobre Drones de tipo ala fija o aeroplano ya que estos soportan ambientes más extremos que los quadcopter, hexacopter, etc.
La etapa de explotación es más que nada de inspección del proceso diario de la planta, el cual no posee grandes diferencias con inspeccionar una Termoeléctrica o redes de alta tensión, sin embargo en las etapas de prospección y exploración se utilizan tecnologías propias del área geológica que pueden ser introducidas en Drones.
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Texto: Cristian Alejandro Espinoza Suárez