BR102020015123A2 - Módulo robótico para instalação de amortecedores de vibração pré-formados - Google Patents

Abstract

módulo robótico para instalação de amortecedores de vibração pré-formados. a presente invenção refere-se a um módulo robótico para instalação de amortecedores de vibração pré-formados nos cabos para-raios também chamados de cabo terra (cabo não energizado), ou nos cabos ópticos ou nos cabos condutores até 230kv. este módulo robótico é levado e colocado no cabo a partir da utilização de um drone. após, o módulo robótico locomove-se para a posição de instalação realizando a colocação deste. o drone retorna para ao cabo e retira o módulo robótico, voltando o conjunto a base no solo. as instalações dos amortecedores de vibração pré-formados são realizadas a partir de técnicos específicos para trabalhar em linha viva que precisam escalar as torres. a presente invenção diminui os riscos aos técnicos pois a instalação é realizada de uma forma automatizada ou a partir de controles manuais na base em solo próxima a torre de alta tensão.

Description

MÓDULO ROBÓTICO PARA INSTALAÇÃO DE AMORTECEDORES DE VIBRAÇÃO PRÉ-FORMADOS Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a um módulo robótico para instalação de amortecedores de vibração pré-formados nos cabos para-raios também chamados de cabo terra (cabo não energizado), ou nos cabos ópticos ou nos cabos condutores até 230kV. Este módulo robótico será levado e colocado no cabo a partir da utilização de um drone.

Estado da Técnica

[002] A humanidade precisa da energia elétrica para a maioria das suas atividades cotidianas e com o crescimento da população novas linhas de transmissão de energia estão sendo construídas, o que demanda a instalação de amortecedores de vibração pré-formados. As linhas de energia já existentes devem passar por processos de manutenções que envolve a instalação de novos amortecedores de vibração pré-formados em função do envelhecimento ou danos que estes vão sofrendo ao longo do tempo.

[003] As linhas aéreas de transmissão de energia elétrica estão submetidas à ação de ventos que geram vibrações eólicas nestas. Estas vibrações podem provocar danos aos cabos e para reduzir as vibrações e diminuir os danos são utilizados amortecedores de vibração.

[004] Como os amortecedores de vibração pré-formados são instalados próximos as torres/ferragens esta operação geralmente é realizada por técnicos que precisam escalar as torres para colocação destes. Na substituição do amortecedor de vibração em cabo condutor ou cabo para-raios geralmente é necessária uma equipe com no mínimo 3 pessoas e tem-se os riscos de queda do eletricista, lesão por queda de ferramental ou materiais. Insetos e animais na torre também são riscos. O tempo médio de execução desta tarefa é de 20min por amortecedor sem levar em consideração o tempo para acesso, montagem dos equipamentos para alcançar o cabo e descida dos eletricistas (COPEL, Manutenção em linhas de distribuição em alta tensão com linha morta, 2015).

[005] A instalação de amortecedores de vibração pré-formados pode ser feita também com o auxílio de helicópteros, mas esta atividade é extremamente perigosa devida a proximidade com as torres de alta tensão. Neste caso o eletricista fica em uma plataforma fora do helicóptero e com pequenos movimentos sincronizados realiza as instalações utilizando-se geralmente apenas da movimentação das suas mãos enrolando o amortecedor de vibração pré-formado no cabo. Deve-se destacar que o uso de helicópteros representa riscos de queda, riscos de proximidade da hélice, proximidade excessiva ou colisão com os cabos e torre, indisposição, mal-estar do eletricista ou piloto e possibilidade de pane da aeronave. Além do custo elevado desta operação.

[006] Em função dos riscos que a tarefa de manutenção/instalação de amortecedores de vibração pré-formados representa estão sendo pesquisas soluções para automatizar este processo de manutenção com a utilização de robôs móveis (Rubin, L.; 2000. "The Future of Power Line Inspection”. Eletrical Word T&D) (Gonçalves, R. S.; Carvalho, J. C. M., Review and Latest Trends in Mobile Robots Applied in Power Transmission Lines, International Journal of Advanced Robotic Systems, 2013). Assim, este documento apresenta um novo dispositivo denominado drone-robô para ser aplicado na instalação/remoção de amortecedores de vibração pré-formados.

[007] Na patente BR 102017015379-7 A2 é apresentado um robô operado remotamente no cabo para-raios com o objetivo de instalar individualmente sinalizadores avifauna. Estes possuem o objetivo de espantar os pássaros. Este robô permite a instalação de um espantador de pássaro por operação e não é capaz de transpor os obstáculos existentes nos cabos e torres. No caso deste robô suspenso por cabo este possui a grande desvantagem de necessitar dos operadores/técnicos escalarem a torre para o posicionamento deste.

[008] Nos cabos de transmissão e no cabo para-raios existem diversos elementos que se tornam obstáculos para os robôs móveis como as esferas de sinalização aérea, cadeias de suspensão, isoladores, luvas, espaçadores, grampos, amortecedores de vibração do tipo pré-formado ou stockbridge, espantadores de pássaros, emendas e diferentes tipos de torres. Assim, as soluções que utilizam robôs móveis suspenso por cabos não conseguem transpor facilmente todos os tipos de obstáculos existentes.

[009] Não existe na literatura um módulo robótico para instalação de amortecedores de vibração pré-formado. Além disto, este módulo robótico será transportado por um drone eliminando-se a necessidade dos operadores/técnicos de terem que escalar as torres.

[010] O principal objetivo do “MÓDULO ROBÓTICO ACOPLADO A DRONE PARA INSTALAÇÃO DE AMORTECEDORES DE VIBRAÇÃO PRÉ-FORMADOS” é diminuir a possibilidade de acidentes com os técnicos que realizam este tipo de manutenção com a utilização de um módulo robótico específico para este dispositivo. O acoplamento deste módulo robótico ao drone permite a transposição de todos os obstáculos presentes nos cabos de alta tensão e cabo para-raios além de permitir a movimentação do drone-robô entre as torres. Este drone-robô também diminui os riscos aos operadores por não ser necessária a instalação/colocação deste no cabo a partir da necessidade de escalarem as torres de alta tensão.

[011] A utilização deste drone-robô também permite a realização das atividades de manutenções sem a necessidade de desligamento da energia elétrica impactando ao mínimo possível os danos a equipamentos, consumidores industriais e residências.

Listagem de Figuras

[012] A presente invenção pode ser melhor compreendia quando analisada juntamente com as figuras e descrições acompanhados neste documento.

[013] FIGURA 1: Representação tridimensional do drone com acoplamento para o módulo robótico.

[014] FIGURA 2: Representação tridimensional do módulo robótico para instalação/remoção de amortecedores pré-formados.

[015] FIGURA 3: Representação tridimensional do módulo robótico para instalação/remoção de amortecedores pré-formados acoplado ao drone.

[016] O amortecedor de vibração pré-formado possui um formato espiralado. Estes são utilizados para atenuar as vibrações eólicas que ocorrem nos cabos. Estes abrangem diversas frequências de ressonância e são aplicados a aproximadamente a 10 centímetro das extremidades de armaduras pré-formadas ou outras ferragens como as torres. Estes são tradicionalmente instalados manualmente por técnicos possuindo comprimentos entre 1 a 2 metros e geralmente massa menor que 1 quilo. Existe a necessidade de reposição destes componentes em função do envelhecimento/deterioração destes ou devido a necessidade de instalação de novos nas linhas de transmissão que estão sendo construídas.

[017] O módulo robótico para instalação/desinstalação de amortecedores de vibração pré-formados é formado por um suporte para acomodação/transporte de 1 amortecedor, ferramenta de enrolamento/instalação do amortecedor de vibração pré-formado no cabo e câmera para acompanhar em tempo real o processo de instalação deste. A operação de instalação poderá ser de forma automatizada ou por comandos manuais por um operador posicionado no solo.

[018] Este módulo é fixado em um drone que permite o deslocamento do sistema até o local da instalação do equipamento. O drone possui um sistema de controle de voo com precisão centimétrica para permitir o controle preciso deste nos campos eletromagnéticos gerados pelos cabos de alta tensão. A operação deste drone-robô pode ser realizada automaticamente ou por controle remoto a partir de um operador em solo.

[019] Desta forma, o drone-robô proposto nesta presente invenção visa a redução nos riscos humanos associados com as operações de manutenção do sistema de transmissão de energia, especificadamente na instalação de amortecedores de vibração pré-formado, como a exposição a intensos campos eletromagnéticos, quedas e riscos de choque elétrico.

[020] Na FIGURA 1 é representado o drone D1 com quatro ou seis ou oito rotores R1 com capacidade de carga entre 25 kg a 50 kg. Este possui um controlador A1 que permite controles autônomo e manuais caso necessário por um operador em solo. O acoplamento dos módulos robóticos é realizado a partir de uma placa PM1 fixa a estrutura do drone.

[021] O MÓDULO ROBÓTICO PARA INSTALAÇÃO DE AMORTECEDORES PREFORMADOS MR2 representado na FIGURA 2 é formado por uma estrutura E1 que possui como característica ser auto equilibrante no cabo CA1. A movimentação do módulo robótico ao longo do cabo é realizada por rodas RA1 que se aderem ao diâmetro do cabo utilizado. A instalação do amortecedor pré-formado AP é realizada a partir de um mecanismo M2 que direciona e rotaciona o amortecedor pré-formado no cabo CA1. Para auxiliar na instalação do amortecedor pré-formado é utilizada uma câmera de alta resolução C1. O módulo robótico possui um controlador A2 responsável pela instalação automatizada do amortecedor pré-formado ou executada por controle remoto por um operador em solo com o auxílio da câmera C1. A alimentação do módulo robótico é realizada a partir de baterias B1. O acoplamento do módulo robótico MR2 ao drone, representado na FIGURA 1, é feito a partir de mecanismos de engate rápido do tipo rasgos ou mecanismos do tipo eletroímãs AD1 para realizar este acoplamento.

[022] A FIGURA 3 mostra o drone D1 acoplado ao módulo robótico MR2 para instalação do amortecedor pré-formado. O drone posiciona/deixa o módulo no cabo e este realizada a movimentação autônoma ou por controle manual por operador em solo até o local de instalação deste. Após a instalação do amortecedor pré-formado o drone busca o módulo robótico retornando este ao solo para repetir a operação de instalação de um novo amortecedor.

[023] Destaca-se que a presente invenção pode ser utilizada também para a instalação de espantadores de pássaros que possuem formato espiralado.

Claims (5)

1. MÓDULO ROBÓTICO PARA INSTALAÇÃO DE AMORTECEDORES DE VIBRAÇÃO PRÉ-FORMADOS caracterizado por ser acoplado a um drone e compreender uma estrutura E1 auto equilibrante no cabo CA1, mecanismo M2 que direciona e rotaciona o amortecedor pré-formado, rodas RA1 que se aderem ao diâmetro do cabo utilizado, câmera de alta resolução C1, controlador A2.
2. MÓDULO ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser o mecanismo M2 que rotaciona e direciona o amortecedor pré-formado AP realizando sua instalação no cabo CA1.
3. MÓDULO ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser controlado pelo controlador A2 de forma automatizada ou executada por controle remoto por um operador em solo com o auxílio da câmera C1.
4. MÓDULO ROBÓTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser o acoplamento do módulo robótico ao drone, feito a partir de mecanismos de engate rápido do tipo rasgos ou mecanismos do tipo eletroímãs AD1, através da placa PM1 fixada na estrutura do drone.
5. MÓDULO ROBÓTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por poder ser utilizada também para a instalação de espantadores de pássaros que possuem formato espiralado.

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