Dispositivo Inteligente para Restauración de Aislamiento en Líneas Aéreas de Baja Tensión: Soluciones Automatizadas Eficaces y Precisas

1. Situación actual y problemas

Los cables aéreos de baja tensión a menudo sufren daños en la aislación. La urbanización y la construcción de infraestructuras los exponen a entornos complejos (construcción, condiciones meteorológicas severas como vientos fuertes/lluvias que causan arañazos o impactos, daños por animales), lo que fácilmente rompe las capas de aislación. La operación a largo plazo también degrada la aislación debido al envejecimiento, la corrosión y la exposición prolongada al sol, por ejemplo, los cables en comunidades antiguas envejecen y se agrietan, aumentando el riesgo de fallos.

Los métodos de restauración existentes (tubos termorretractiles: medir, seleccionar, cortar, calentar; cintas aislantes: envolver con cinta de cera amarilla inclinada y luego superponer cinta negra) son muy laboriosos, intensivos en mano de obra y poco confiables. Para resolver estos problemas, este documento desarrolla un dispositivo inteligente. Se adapta a diversas especificaciones de cable, localiza rápidamente y repara con precisión los daños, no requiere equipos complejos/especialistas y reduce el tiempo de mantenimiento.

2. Diseño general

El dispositivo inteligente para la restauración de la aislación de cables aéreos de baja tensión integra funciones de detección automática, posicionamiento preciso y restauración eficiente. Está compuesto por un módulo de detección automática, un módulo de fusión, un módulo de inyección, un mecanismo de alimentación de partículas plásticas, mecanismos de prensado y apriete, un módulo de enfriamiento, moldes de cables de múltiples especificaciones, un módulo de control de restauración, un control remoto inalámbrico y materiales aislantes.

Enfoques técnicos

• Adquisición e procesamiento de imágenes: Utilizar tecnología de alta resolución para recopilar automáticamente los daños en la aislación superficial de los cables aéreos, capturar con precisión daños menores y proporcionar datos de soporte para las reparaciones.

• Inyección de fusión y curado: Investigar tecnologías de inyección de fusión y curado de enfriamiento rápido para garantizar que los materiales aislantes puedan llenar eficientemente y de manera uniforme los moldes y solidificarse rápidamente, formando una capa de aislación robusta.

• Sistema de control inteligente: Desarrollar un sistema para controlar automáticamente el proceso de restauración, operar con precisión los mecanismos de prensado y apriete, y suministrar de manera estable los materiales aislantes, asegurando la continuidad y eficiencia de las reparaciones.

• Materiales aislantes de alto rendimiento: Desarrollar materiales aislantes con alta resistencia, adhesión fuerte, alta elongación en rotura y retardo de llama. Estos materiales pueden adaptarse a entornos extremos como altas temperaturas, bajas temperaturas y humedad, garantizando la aplicabilidad y estabilidad del dispositivo.

3. Diseño electrónico

El dispositivo inteligente para la restauración de la aislación de cables aéreos de baja tensión integra módulos de elevación, calefacción, prensado, inyección, enfriamiento y apertura de moldes para lograr una restauración eficiente de los cables aéreos. El esquema electrónico del dispositivo inteligente se muestra en la Figura 1

Presione la tecla remota 1 para activar el motor de elevación, elevando el dispositivo hasta el cable dañado. Durante el ascenso, presione la tecla 3 para precalentar el material de restauración. Al llegar, presione la tecla 5 para prensar el molde alrededor del cable (las luces indicadoras muestran la finalización del precalentamiento).

Presione la tecla 7 para inyectar el material precalentado en el daño, asegurándose de que se llene completamente. Después de la inyección, presione la tecla 3 para detener el calentamiento (ahorrando energía para el enfriamiento). Presione la tecla 4 para enfriar y solidificar el material; una vez hecho, presione la tecla 4 nuevamente para apagar el enfriamiento. Luego, presione la tecla 6 para abrir el molde, reiniciándolo. Finalmente, presione la tecla 2 para bajar el dispositivo. El proceso se monitorea a través de una aplicación móvil para estabilidad y seguridad.

2. Módulo de control remoto 433

El dispositivo utiliza un módulo 433 para el control remoto de la elevación, calefacción, prensado, inyección, enfriamiento y apertura de moldes. Los usuarios operan a través de teclas sin acercarse al área de restauración, aumentando la seguridad y simplicidad.

Compuesto por un transmisor y un receptor, envía comandos como ondas de radio (mediante modulación-demodulación). El receptor decodifica y desencadena acciones. Con fuerte resistencia a interferencias, señales estables y larga transmisión, es adecuado para escenarios exteriores/alturas/complexos.

3. Diseño mecánico

La carcasa utiliza acero inoxidable de alta calidad SUS304 (resistencia a la oxidación/corrosión/altas temperaturas, alta resistencia) para una estabilidad a largo plazo. Tecnología avanzada de moldes asegura precisión; una superficie refinada añade resistencia a huellas dactilares y facilidad de limpieza. Ergonómico y estético, es fácil de operar y mantener (producto físico en la Figura 2).

4 Experimentos y pruebas
4.1 Prueba de restauración de aislación de cable de cobre de 10 mm²

Para la prueba de restauración de aislación de cable de cobre de 10 mm², utilizando Molde #1: La fluidez y adherencia del material de restauración de aislación cumplen con los requisitos. Después del moldeo por compresión, enfríe durante 3 minutos, luego desmolde. En este punto, el material está semi-solidificado. Continúe enfriando durante 10 minutos: la capa de aislación restaurada es suave en general, tiene suficiente dureza y el efecto de restauración de aislación es bastante satisfactorio. La prueba de restauración de aislación de 10 mm² se muestra en la Figura 3a.

4.2 Prueba de restauración de aislación de cable de cobre de 95 mm²

Para la prueba de restauración de aislación de cable de cobre de 95 mm², utilizando Molde #2: La fluidez y adherencia del material de restauración de aislación cumplen con los requisitos. Después del moldeo por compresión, enfríe durante 5 minutos, luego desmolde (el material está semi-solidificado en este momento). Continúe enfriando durante 12 minutos: la capa de aislación restaurada es suave en general, tiene una dureza aceptable y el efecto de restauración de aislación es bastante satisfactorio. La prueba de restauración de aislación de 95 mm² se muestra en la Figura 3b.

5 Conclusión

El dispositivo inteligente para la restauración de la aislación de cables aéreos de baja tensión adopta un enfoque de diseño modular. Integra altamente múltiples módulos funcionales para formar un dispositivo de restauración automatizado completo y eficiente. No solo logra un posicionamiento preciso de los daños en la aislación de los cables y un procesamiento de elevación automático, sino que también asegura operaciones precisas durante el proceso de restauración mediante tecnología avanzada de control de motores.

El dispositivo inteligente ha desarrollado un software, permitiendo el monitoreo en tiempo real de todo el proceso desde la elevación, el precalentamiento del material, la restauración por inyección de moldeo hasta el enfriamiento a través de una aplicación móvil. Esto mejora enormemente la eficiencia y precisión de la restauración. El dispositivo inteligente mejora la seguridad, garantiza la calidad de la restauración de aislación y tiene un amplio espectro de aplicaciones.