Inspección aérea de líneas eléctricas a lo largo de 130 km en Sudáfrica

Los corredores de transmisión son algunos de los activos más difíciles de inspeccionar para una empresa de servicios públicos. Las líneas atraviesan bosques, ríos y montañas; las torres se encuentran lejos de cualquier carretera; y los detalles más importantes, como la holgura de los conductores, el estado del cable de tierra y la distancia entre los conductores y la vegetación, son difíciles de medir desde el suelo o a partir de fotografías. En la región de Komati, en Sudáfrica, Strata Geomatics utilizó el sistema LiDAR aerotransportado CHCNAV AlphaAir 15 Pro (AA15P) a bordo de una aeronave tripulada para sobrevolar un corredor de líneas eléctricas de 130 km, con el fin de determinar si un solo vuelo podía proporcionar los datos necesarios para la inspección de las líneas eléctricas.

El proyecto: un corredor de transmisión de 130 km en Sudáfrica

Strata Geomatics es una empresa de geomática con sede en Sudáfrica. Para este proyecto, su equipo técnico instaló el AlphaAir 15 Pro en una aeronave tripulada y escaneó un tramo de 130 km del corredor de transmisión de alta tensión. El vuelo se diseñó para responder a tres preguntas:
 

• ¿Podría el sistema funcionar sin problemas y recopilar datos de forma fiable cuando se instalara en una aeronave tripulada?
   
• ¿Qué calidad de nube de puntos ofrecería a la velocidad de crucero normal de la aeronave?
   
• ¿Serían las torres claramente visibles y se capturarían por completo los cables aéreos que discurren por el suelo?
   

La última pregunta fue la más difícil. En Sudáfrica, los cables aéreos de tierra varían en cuanto a material y diámetro, lo que dificulta su captura de forma uniforme.

Por qué la inspección de líneas eléctricas requiere algo más que imágenes

Todos los métodos de inspección habituales presentan alguna laguna:
 

• La inspección manual obliga a los equipos a acercarse a las líneas de alta tensión, con el riesgo de sufrir descargas eléctricas, caídas y otros peligros propios del terreno. Recorrer un pasillo largo a pie lleva mucho tiempo, y puede que sea imposible llegar a algunas secciones alejadas.
   
• La inspección en helicóptero reduce la exposición en tierra, pero es costosa y depende de estrechos márgenes de seguridad para el vuelo y de que haga buen tiempo.
   
• Las cámaras de luz visible y las ortofotografías tomadas con drones proporcionan un registro visual útil, pero no pueden ver a través del dosel vegetal y no ofrecen una profundidad 3D fiable. Esto dificulta la medición de la holgura, la desviación por el viento, el espacio libre de cruce o la distancia entre los conductores y los árboles, que es precisamente la información de la que depende la gestión de la vegetación.
   

El LiDAR aéreo resuelve todos estos problemas a la vez. La aeronave vuela a una distancia considerable de la línea, los pulsos láser atraviesan los huecos del dosel hasta llegar al suelo y cada punto cuenta con unas coordenadas tridimensionales medidas.

La solución CHCNAV AlphaAir 15 Pro (AA15P)

El AlphaAir 15 Pro pesa 2,6 kg, por lo que el mismo sistema puede instalarse tanto en una aeronave tripulada como en un UAV de ala fija de gran tamaño, dependiendo del proyecto.

Tres características lo hacían adecuado para este corredor:
 

• Hasta 16 retornos por pulso, lo que mejora la penetración en la vegetación y ayuda al sistema a recopilar puntos de terreno más completos bajo el dosel.
   
• Un campo de visión de barrido de 75° y hasta 2,4 millones de puntos por segundo, lo que concentra la energía del láser en estructuras delicadas, como los cables subterráneos, y proporciona una amplia cobertura del corredor en una sola pasada.
   
• Cálculo automático de parámetros, en el que el software de vuelo establece los parámetros de barrido óptimos en función del tipo de aeronave, la altitud, la velocidad y los requisitos del proyecto, de modo que los operadores no tienen que configurar el escáner manualmente.

El proceso: desde la instalación hasta la nube de puntos final

01. Instalación y comprobación del sistema. Los cables de la cámara, del GNSS y de alimentación se agrupan en un único conector en forma de A, lo que simplificó la instalación en la aeronave y redujo el número de conexiones que había que comprobar. Antes del despegue, el software mostraba el estado de la autocomprobación de cada componente, de modo que el equipo podía confirmar que el sistema estaba listo y evitar errores de configuración en vuelo.

02. Vuelo y recopilación de datos. La aeronave sobrevoló el corredor a 120 nudos (unos 220 km/h) y a 500 m sobre el suelo. Los parámetros del LiDAR se calcularon automáticamente a partir de esa altitud y velocidad. Una vista previa en tiempo real del plan de vuelo ayudó al piloto a ajustar el rumbo y la altitud, y el sistema controló la adquisición de datos automáticamente a lo largo de las líneas de vuelo preestablecidas, lo que evitó capturas redundantes.

03. Procesamiento. El software de procesamiento realizó una comprobación de la precisión de la trayectoria y resaltaró aquellas secciones con menor precisión, de modo que el equipo pudiera evaluar la calidad de los datos antes de generar el resultado final. Se filtró el ruido y la nube de puntos resultante quedó completa y limpia.

Los resultados: torres, cables de tierra y distancia de seguridad en una sola pasada

El vuelo respondió a las tres preguntas. La cobertura a lo largo del corredor de 130 km fue completa, las torres se reconstruyeron con claridad y los cables aéreos se captaron como líneas continuas, con una densidad medida de 4 puntos por metro cuadrado en las líneas eléctricas.
 

Las estructuras delicadas se mantuvieron en pie en las zonas más exigentes del corredor. Las líneas eléctricas seguían siendo claramente visibles allí donde cruzaban otras líneas, incluidas las de menor altura. Se reconstruyó íntegramente una torre de suspensión tipo «cat-head», con sus hileras de aislantes, travesaños y cables de tierra visibles en el perfil. Ese nivel de detalle proporciona una base fiable para el análisis de la inclinación de las torres, la identificación de defectos en los accesorios y la inspección de los activos de las empresas de servicios públicos.

«La evaluación de los cables aéreos de tierra ha supuesto durante mucho tiempo un reto en las inspecciones de las líneas eléctricas. Debido a su reducido diámetro y a su gran altura, resulta difícil captarlos con claridad mediante imágenes tradicionales o escaneos con drones a baja altitud. Con una tasa de adquisición de datos de 2,4 millones de puntos por segundo y un campo de visión de 75°, el AA15P ofrece una alta densidad de nube de puntos. Los datos resultantes sobre los cables de tierra son continuos y completos, lo que permite visualizar de inmediato las variaciones en la holgura. Problemas como hilos rotos o sueltos, que antes requerían subir manualmente a la torre para realizar una inspección visual, ahora pueden identificarse directamente a partir de los datos de la nube de puntos».

Equipo técnico, Strata Geomatics

Comparación entre el LiDAR aéreo y la inspección convencional de líneas eléctricas

En la tabla siguiente se compara el AlphaAir 15 Pro con las dos alternativas más habituales. Las cifras del AlphaAir 15 Pro son los valores típicos de CHC Navigation para trabajos en líneas eléctricas.
 

Apoyo a la gestión de la vegetación en las instalaciones de servicios públicos

Para las empresas de servicios públicos, el resultado más valioso de una inspección de líneas eléctricas con LiDAR suele ser la información sobre la distancia de seguridad respecto a la vegetación. Con hasta 16 ecos por pulso, la energía del láser atraviesa el dosel arbóreo hasta llegar al suelo, y la clasificación de múltiples ecos permite separar la vegetación de los conductores, de modo que se pueda calcular la distancia mínima de seguridad entre ambos. De este modo, la gestión de la vegetación pasa de basarse en una valoración visual a fundamentarse en datos medidos y repetibles.
 

Estas mismas características resultan idóneas para programas de corredores largos. En una aeronave tripulada, el AlphaAir 15 Pro puede volar a más de 1.000 m sobre el suelo, a una distancia segura de la línea. El sistema está listo en 15 minutos tras llegar al lugar, y su SSD extraíble de 512 GB admite más de 8 horas de adquisición continua. Funciona entre -20 °C y +50 °C con un grado de protección IP64, y ha mantenido una calidad de eco estable en conductores de diferentes materiales, desde hilos de acero galvanizado altamente reflectantes hasta conductores ACSR de menor reflectividad.
 

Para conocer otro proyecto con el AlphaAir 15 Pro, descubre cómo un equipo de topografía capturó un corredor de tuberías de 70 km en Namibia en dos días, o lee cómo el LiDAR aéreo facilita la topografía de carreteras. Para el procesamiento de nubes de puntos, explora CHCNAV CoPre.

Descarga el caso práctico completo (PDF)

____

Acerca de CHC Navigation

CHC Navigation (CHCNAV) desarrolla soluciones avanzadas de cartografía, navegación y posicionamiento diseñadas para aumentar la productividad y la eficiencia. CHCNAV, que presta servicio a sectores como el geoespacial, la agricultura, el control de maquinaria y la autonomía, ofrece tecnologías innovadoras que potencian el trabajo de los profesionales e impulsan el avance del sector. Con una presencia global que abarca más de 140 países y un equipo de más de 2.200 profesionales, CHC Navigation es reconocida como líder en el sector geoespacial y más allá. Para obtener más información sobre CHC Navigation [300627.SZ], visite: https://geospatial.chcnav.com/about/overview