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Title: Diseño de mecanismo de limpieza acoplado a un dron controlado de forma remota para optimizar el tiempo de lavado de cadena de aislantes en líneas de alta tensión mediante atomizadores con interiores oscilantes
Other Titles: Design of a Cleaning Mechanism Coupled to a Remotely Controlled Drone to Optimize Insulator String Washing Time in High-Voltage Lines Using Oscillating Interior Atomizers
OCDE field: https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.11.00; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.00.00
Issue Date: 11-Jul-2024
Institution: Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC)
Abstract: El propósito de esta investigación es diseñar un sistema hidráulico integrado en un dron comercial para realizar la limpieza efectiva y rápida de aisladores en torres de alta tensión. Este enfoque se basa en un análisis exhaustivo del estado del arte de los métodos utilizados para la limpieza de dichos aisladores, identificando la duración de la actividad como el principal obstáculo a superar. Por consiguiente, se propone una solución específica a esta problemática, la cual se contextualiza en el capítulo 1, donde también se detallan los objetivos y alcances del diseño. En el capítulo 2 se presenta el marco teórico que sustenta el desarrollo del informe. El sistema hidráulico propuesto incluye una configuración que consta de una tubería, una electroválvula, un tanque y componentes electrónicos comerciales, junto con una boquilla diseñada para optimizar la eficiencia en el uso de recursos hídricos y energéticos. Se realizaron análisis de fuerzas durante las operaciones de vuelo del dron y la ejecución de las tareas de limpieza. Además, se plantearon soluciones para mitigar las interferencias electromagnéticas generadas por las torres de alta tensión, las cuales podrían afectar la integridad o la comunicación con el dron. En cuanto al diseño de la boquilla, se llevaron a cabo cálculos de ingeniería para asegurar que la velocidad de salida del fluido sea suficiente para una limpieza efectiva de los aisladores. El diseño y la validación se realizaron utilizando los softwares ANSYS Fluent y ANSYS CFD. Las comparaciones con boquillas comerciales demostraron que la propuesta innovadora de este informe ofrece una mayor velocidad de impacto a una distancia de 3 metros. Los resultados de estos estudios se explican en el capítulo 3. Se propone que el sistema hidráulico sea controlado remotamente a través del mando del dron, que actuará como el control de vuelo y accionará la electroválvula según sea necesario. Además, debido al peso significativo que debe cargar el dron (23 kg), se seleccionó un dron comercial que cumple con este requisito y optimiza el uso de la energía de sus baterías. Finalmente, en los capítulos 4 y 5 se presentan las conclusiones y recomendaciones del estudio, así como las referencias utilizadas en la investigación.

The objective of this research is to design a hydraulic system integrated into a commercial drone to perform the effective and rapid cleaning of insulators on high voltage towers. This approach is based on a comprehensive analysis of the state-of-the-art methods used for cleaning these insulators, identifying the duration of the activity as the main challenge to overcome. Consequently, a specific solution to this issue is proposed, which is contextualized in Chapter 1, along with the objectives and scope of the design. Chapter 2 presents the theoretical framework supporting the development of the report. The proposed hydraulic system includes a configuration consisting of a pipe, an electric valve, a tank, and commercial electronic components, along with a nozzle designed to optimize the efficiency in the use of water and energy resources. Force analyses were conducted during the drone's flight operations and task execution. Additionally, solutions were proposed to mitigate electromagnetic interference generated by the high voltage towers, which could affect the integrity or communication with the drone. Regarding the nozzle design, engineering calculations were conducted to ensure that the fluid exit velocity is sufficient for effective cleaning of the insulators. The design and validation were performed using ANSYS Fluent and ANSYS CFD software. Comparisons with commercial nozzles demonstrated that the innovative proposal in this report offers a higher impact velocity at 3 meters. The results of these studies are explained in Chapter 3. The hydraulic system will be remotely controlled through the drone's remote control, which will act as the flight control and activate the electric valve as needed. Furthermore, due to the significant weight the drone must carry (23 kg), a commercial drone that meets this requirement and optimizes the use of its battery energy was selected. Finally, Chapters 4 and 5 present the conclusions and recommendations of the study, as well as the references used in the research.
Discipline: Ingeniería Mecatrónica
Grade or title grantor: Universidad Peruana de Ciencias Aplicadas (UPC). Facultad de Ingeniería
Grade or title: Ingeniero Mecatrónico
Juror: Klusmann Vieira, Hermann Mirko; Gonzales Lecaros, Sergio Nicolas
Register date: 5-Aug-2024



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