MEMORIA DESCRIPTIVA

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con tecnologías de monitoreo, más específicamente con tecnologías de monitoreo de sistemas eléctricos y en particular proporciona un sistema de monitoreo predictivo de fallas en una línea de media y/o alta tensión.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En los procesos industriales donde se emplean maquinarias propulsadas por energía eléctrica, como por ejemplo en las palas de excavación y las perforadoras que se emplean en minería, estos equipos se conectan a tendidos de cables eléctricos polifásicos, normalmente trifásicos, los cuales son alimentados por Subestaciones eléctricas. Para construir estos tendidos de cables, éstos se conforman uniendo tramos de cables que miden desde decenas hasta centenares de metros. Estos tramos en cada extremo tienen un enchufe eléctrico, el cual puede ser del tipo macho o hembra que se conectan entre si pudiendo llegar a medir el tendido de cable final varios kilómetros de largo.

Producto de las exigencias de la operación los equipos deben desplazarse según su plan de trabajo específico exigiendo que el tendido de cables también deba hacerlo. Para realizar el desplazamiento es el mismo equipo en algunos casos, u otros equipos destinados para ello, los que efectúan el movimiento imprimiéndole fuerza tractora al cable cercano a él, la cual se transmite mecánicamente al resto, produciendo con ello el traslado del tendido.

Lo normal para la operación de los cables, es que los conectores eléctricos macho y hembra de cada enchufe eléctrico se acoplen con los de otros cables en forma sólida y sin separaciones, pero producto de las fuerzas tractoras a las cuales están sometidos, se produce esfuerzo mecánico sobre las estructuras protectoras, las cuales hacen que se comiencen a presentar pequeñas separaciones entre la unión de los conductores eléctricos de la pareja macho - hembra acopladas.

Cuando este efecto de separación ocurre y en función de la distancia de separación y de la corriente circulante en los conductores, se comienzan a crear arcos eléctricos, los que inician un proceso de ionización y transformación de las estructuras metálicas de los conectores por donde los arcos fluyen. Este arco eléctrico es el inicio de un proceso de falla catastrófico, dado que en su clímax los conectores se funden, las estructuras internas de los enchufes se dañan por el aumento de temperatura o bien por las explosiones que en ocasiones ocurren producto que las fases eléctricas pierden sus protecciones dieléctricas generando corto circuitos y lo que es más dañino, es que la operación se detiene en forma no planificada, dado que el suministro de energía eléctrica se interrumpe. El proceso de falla indicado, desde su inicio hasta su término puede demorar vahas horas e incluso días.

Además del proceso de falla descrito en los enchufes eléctricos y por causa de fallas en los sellos de la estructura protectora, se introduce humedad y/o agua en el interior de los enchufes eléctricos lo que genera que las conexiones internas se oxiden impidiendo el flujo normal de energía o en casos más extremos, produciendo corto circuitos.

Existe otro tipo de falla relacionado con los tendidos de cables y es cuando por distintas causas, un objeto de masa considerable presiona un cable, el cual en cada extremo tiene instalado un enchufe eléctrico y según la fuerza ejercida en ese punto, se producen deformaciones en la estructura del envoltorio del cable, en sus aislantes dieléctricos, en la malla eléctrica que cubre el cable y eventualmente en los conductores metálicos que están contenidos en él. En dicho caso, la corriente eléctrica que circula se mantiene inalterada, siempre y cuando la fuente de energía tenga capacidad para su entrega y producto de la deformidad, se producirá una modificación estructural en el punto de contacto que hará que se genere una resistencia eléctrica, la cual según su valor hará que la temperatura suba en ese punto produciéndose eventualmente un colapso por calor. En este caso y según la ley de Ohm, se produce una variación de voltaje entre los voltajes en las fases de los dos enchufes de ambos extremos del cable que ha recibido la fuerza deformadora.

En consecuencia, se requiere un sistema de monitoreo predictivo de fallas en una línea de media y/o alta tensión.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

La presente invención proporciona un sistema de monitoreo predictivo de fallas en una línea de media y/o alta tensión que se caracteriza porque comprende: al menos un sensor de un parámetro que se correlaciona con una falla en un cable de media y/o alta tensión de dicha línea, conectado operativamente a dicha línea de media y/o alta tensión o a un enchufe de media y/o alta tensión; un módulo de conversión análogo a digital, configurado para recibir como entrada una lectura de dicho parámetro desde dicho al menos un sensor y entregar como salida una representación digital de dicha lectura; un módulo de proceso y gestión de memoria configurado para recibir como entrada la representación digital desde el módulo de conversión análogo, determinar la existencia de una falla a partir de dicha representación digital y, en respuesta a determinar la existencia de dicha falla, generar datos representativos de dicha falla; un módulo de comunicación configurado para recibir los datos representativos de la falla desde el módulo de proceso y gestión de memoria, codificar dichos datos representativos y enviar dichos datos representativos codificados a una interfaz de comunicación; y una interfaz de comunicación configurada para recibir los datos codificados desde el módulo de comunicación y transmitir dichos datos codificados a un terminal remoto; una batería; una o más bobinas cosechadoras de energía conectadas operativamente al cable de media y/o alta tensión; y un módulo de energía conectado a la una o más bobinas cosechadoras de energía y a la batería, y configurado para controlar la carga de dicha batería mediante la energía cosechada por dicha una o más bobinas cosechadoras de energía y para energizar el al menos un sensor, el módulo de conversión análogo a digital, el módulo de proceso y gestión de memoria y el módulo de comunicación; en donde dicho al menos un sensor, dicho módulo de conversión análogo a digital, dicho módulo de proceso y gestión de memoria, dicho módulo de comunicación, y dicha interfaz de comunicación se encuentran posicionados en el interior de una carcasa del enchufe de media y/o alta tensión; y en donde dicha interfaz de comunicación es cableada y se encuentra configurada para transmitir dichos datos codificados mediante un cable piloto de dicha línea, en donde dicha transmisión se realiza sobreponiendo una señal correspondiente a dichos datos codificados en una señal de voltaje de dicho cable piloto.

En una realización preferida, el sistema se caracteriza porque adicionalmente comprende: al menos una luz indicadora de un estado de dicho cable de media y/o alta tensión; y un módulo de información de estado de falla conectado operativamente a la al menos una luz y al módulo de proceso y gestión de memoria y configurado para recibir los datos indicativos de una falla desde el módulo de proceso y gestión de memoria y para controlar dicha al menos una luz en respuesta a dicha falla. En una realización más preferida, el sistema se caracteriza porque dicha al menos una luz se posiciona en un soporte con forma de anillo y porque dicho soporte con forma de anillo se posiciona a continuación, en sentido proximal distal, de un extremo distal de dicha carcasa. En una realización aún más preferida, el sistema se caracteriza porque comprende, adicionalmente, una antena de emisión y recepción de comunicación inalámbrica; una interfaz de conexión para un computador; una interfaz de carga de la batería; y una interfaz de salida de datos; en donde dicha antena, dicha interfaz de conexión, dicha interfaz de carga y dicha interfaz de salida de datos se posicionan en el soporte con forma de anillo. En una realización aún más preferida, el sistema se caracteriza porque dicho soporte con forma de anillo incluye una porción rotatoria, en donde dicha antena, dicha interfaz de conexión, dicha interfaz de carga y dicha interfaz de salida de datos se posicionan en dicha porción rotatoria; y en donde dicha porción rotatoria comprende, adicionalmente, un peso que se posiciona en una posición de dicha porción rotatoria que es opuesta a dicha antena, dicha interfaz de conexión, dicha interfaz de carga y dicha interfaz de salida de datos. En otra realización aún más preferida, el sistema se caracteriza porque comprende, adicionalmente, una interfaz de conexión para un multímetro posicionada en el soporte con forma de anillo. En una realización aún más preferida adicional, el sistema se caracteriza porque comprende, adicionalmente, un sello que se posiciona a continuación, en sentido proximal distal, de un extremo distal de dicho soporte con forma de anillo. En otra realización aún más preferida, el sistema se caracteriza porque comprende una pluralidad de antenas de emisión y recepción de comunicación inalámbrica y una pluralidad de receptores de posicionamiento satelital distribuidos equidistantemente a lo largo del soporte con forma de anillo.

En otra realización preferida, el sistema se caracteriza porque dicho al menos un sensor se escoge del grupo formado por sensores de temperatura, sensores de sonido, sensores electromagnéticos, sensores de voltaje, sensores de corriente, sensores de resistencia eléctrica, sensores de humedad, sensores de polvo, sensores de ozono y sensores de humo, así como una combinación entre los mismos.

En una realización preferida adicional, el sistema se caracteriza porque adicionalmente comprende un alojamiento que contiene a dicho al menos un sensor, al módulo de conversión análogo a digital, al módulo de proceso y gestión de memoria y al módulo de comunicación; en donde dicho alojamiento se fija a un cilindro dieléctrico que rodea a dicho cable de media y/o alta tensión y se posiciona en el interior de la carcasa.

En otra realización preferida, el sistema se caracteriza porque dicha línea de media y/o alta tensión es una línea trifásica, que comprende tres fases, un neutro y un cable piloto, en donde cada fase presenta un cilindro dieléctrico que rodea a un correspondiente cable de dicha fase, y porque el sistema comprende tres alojamientos, cada uno que se fija a dos de los cilindros dieléctricos de la línea trifásica; en donde dichos tres alojamientos, en conjunto, contienen a dicho al menos un sensor, al módulo de conversión análogo a digital, al módulo de proceso y gestión de memoria y al módulo de comunicación; en donde dichos tres alojamientos se posicionan en el interior de la carcasa. En una realización más preferida, el sistema se caracteriza porque el al menos un sensor se posiciona en una posición distal del alojamiento que lo contiene. En una realización aún más preferida, el sistema se caracteriza porque cada alojamiento presenta una forma de prisma que, en corte transversal, presenta dos caras curvas cóncavas y una cara curva convexa; en donde cada una de dichas caras curvas cóncavas presenta una forma complementaria a un correspondiente cilindro dieléctrico de la línea. En una realización preferida, el sistema se caracteriza porque dicha interfaz de comunicación, adicionalmente, comprende una interfaz de comunicación inalámbrica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

La Fig. 1 ¡lustra una vista esquemática lateral de despiece de un conector para una línea de media y/o alta tensión del estado de la técnica.

La Fig. 2 ¡lustra una vista esquemática frontal de un conector de una línea de media y/o alta tensión del estado de la técnica.

La Fig. 3 ¡lustra una vista lateral de protector/conector de una línea trifásica del estado de la técnica

La Fig. 4 ¡lustra una vista esquemática lateral de despiece de un conector para una línea de media y/o alta tensión que incluye una realización del sistema que es objeto de la presente invención.

La Fig. 5 ¡lustra una primera realización del soporte en forma de anillo que forma parte de una realización preferida del sistema que es objeto de la presente invención.

La Fig. 6 ¡lustra una segunda vista de la primera realización del soporte en forma de anillo de la Figura 5.

La Fig. 7 ¡lustra un diagrama esquemático de bloques de una primera realización del sistema que es objeto de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

A continuación, se describirá de manera detallada la presente invención, haciendo referencia para esto a las figuras que acompañan la presente solicitud.

La presente invención proporciona un sistema de monitoreo predictivo de fallas en una línea de media y/o alta tensión que comprende, de manera esencial: al menos un sensor (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 , 13, 14, 15) de un parámetro que se correlaciona con una falla en un cable de media y/o alta tensión de dicha línea, conectado operativamente a dicho cable de media y/o alta tensión o a un enchufe de media y/o alta tensión; un módulo de conversión análogo a digital (240), configurado para recibir como entrada una lectura de dicho parámetro desde dicho al menos un sensor (9, 10, 11 , 13, 14, 15) y entregar como salida una representación digital de dicha lectura; un módulo de proceso y gestión de memoria (210) configurado para recibir como entrada la representación digital desde el módulo de conversión análogo a digital (240), determinar la existencia de una falla a partir de dicha representación digital y, en respuesta a determinar la existencia de dicha falla, generar datos representativos de dicha falla; un módulo de comunicación (230) configurado para recibir los datos representativos de la falla desde el módulo de proceso y gestión de memoria (210), codificar dichos datos representativos y enviar dichos datos representativos codificados a una interfaz de comunicación (17, 8); y una interfaz de comunicación (17, 8) configurada para recibir los datos codificados desde el módulo de comunicación (230) y transmitir dichos datos codificados a un terminal remoto; una batería (25); una o más bobinas cosechadoras de energía (12) conectadas operativamente al cable de media y/o alta tensión; y un módulo de energía(200) conectado a la una o más bobinas cosechadoras de energía (12) y a la batería (25), y configurado para controlar la carga de dicha batería (25) mediante la energía cosechada por dicha una o más bobinas cosechadoras de energía (12) y para energizar el al menos un sensor (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 , 13, 14, 15), el módulo de conversión análogo a digital (240), el módulo de proceso y gestión de memoria (210) y el módulo de comunicación (230); en donde dicho al menos un sensor (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 , 13, 14, 15), dicho módulo de conversión análogo a digital (240), dicho módulo de proceso y gestión de memoria (210), dicho módulo de comunicación (230), y dicha interfaz de comunicación (17, 8) se encuentran posicionados en el interior de una carcasa (130) del enchufe de media y/o alta tensión; y en donde dicha interfaz de comunicación (17, 8) es cableada y se encuentra configurada para transmitir dichos datos codificados mediante un cable piloto de dicha línea, en donde dicha transmisión se realiza sobreponiendo una señal correspondiente a dichos datos codificados en una señal de voltaje de dicho cable piloto.

En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, se utilizarán las siguientes referencias que permiten identificar diferentes componentes de realizaciones preferidas del sistema que es objeto de la presente invención:

Placa de soporte de electrónica o baterías: Una o vahas placas de soporte de material metálico o plástico con un recubrimiento metálico en la superficie expuesta, donde cada una de ellas puede fijarse a dos de los cilindros dieléctricos que protegen las líneas de voltaje trifásicas, según los pares posibles (124 con 125, 125 con 126 y 124 con 126) y que son parte de la estructura interna (120) de un enchufe eléctrico, donde esta fijación puede realizarse mediante medios de fijación o anclajes no invasivos, es decir sin necesidad de perforar o modificar la estructura interna del enchufe eléctrico. Por ejemplo, dicha fijación puede realizarse por cualquier medio que permita que la placa o placas queden fijadas solidariamente a los cilindros protectores dieléctricos de las líneas de voltaje, de modo que sirva como soporte para los elementos que se fijarán en ella. La fijación de la o las mencionadas placas de soporte pueden o no ser removibles. En el caso que sean removibles éstas podrán ser retiradas quedando nuevamente la estructura interna (120) del enchufe eléctrico en su forma original. El número de placas podrán ser uno, dos o tres y en una o dos de ellas puede instalarse una correspondiente tarjeta electrónica (2) sobre la cual se montan parte de los componentes que forman el sistema que es objeto de la presente invención. Opcionalmente, en la segunda y/o en la tercera placa pueden instalarse una o una pluralidad de baterías recargables (25).

Tarjeta electrónica (2): Tarjeta electrónica donde están montados los distintos circuitos electrónicos que componen la invención: Módulo de Energía (200), Módulo de Proceso y Gestión de Memoria (210), Módulo de Comunicación (230), Módulo de Conversión de datos Análogo a Digital (240), y una o vahas baterías recargables (25), pudiendo estar éstas últimas también en forma independiente en otras placas de soporte, según la cantidad que se empleen de ellas. La tarjeta electrónica (2) se fija a la placa de soporte por medio de medios de fijación adecuados. En ciertas realizaciones preferidas, sin que esto limite el alcance de la presente invención, esta tarjeta electrónica puede comprender, adicionalmente un Módulo de Información de Estado de Falla del enchufe eléctrico (220), un Módulo de Información de Presencia de Voltaje (260) o una unidad de medición inercial, IMU, (23).

Sensor de temperatura interno (4): Uno o más sensores de temperatura que pueden acoplarse a distintos puntos internos del enchufe eléctrico y que se pueden emplear para conocer el nivel de temperatura que se elevará en el caso que ocurra una falla en los conectores del enchufe eléctrico. El o los distintos sensores enviarán su información al Módulo de proceso y gestión de memoria (210), por intermedio del Módulo de Conversión de datos análogo a digital (240).

Sensor de temperatura externo (5): Uno o más sensores de temperatura que pueden acoplarse a la estructura externa o carcasa (130) de protección del enchufe eléctrico y que se pueden emplear para conocer la temperatura ambiente en la cual ésta está expuesta, de modo que mediante los métodos que operan los algoritmos alojados en la electrónica instalada en la tarjeta electrónica (2), se conoce la temperatura real de los conectores eléctricos instalados en el enchufe eléctrico, por ejemplo, mediante un valor diferencial de las temperaturas medidas por los sensores de temperatura externa (5) y sensores de temperatura interna (4). De este modo se agrega un método adicional para el análisis de una probable falla en los conectores eléctricos por el mecanismo de eliminar el efecto que la temperatura externa o ambiental.

Sensores de sonido (6): Uno o más sensores de sonido instalados en la estructura interna del enchufe eléctrico y que pueden vigilar en forma permanente los sonidos que se generan al producirse las chispas eléctricas, cuando en la unión entre los conectores eléctricos de dos enchufes pareja se producen arcos voltaicos producto de la separación que se crea cuando los enchufes son expuestos a fuerzas de tracción.

Sensor electromagnético (7): Antena captadora de la energía electromagnética generada por el arco voltaico que se produce cuando está en proceso una falla eléctrica. La antena se instala en la estructura interna (120) del enchufe eléctrico o en la tarjeta electrónica (2) y la información captada por la antena es analizada mediante los métodos que operan los algoritmos alojados en la electrónica instalada en la tarjeta electrónica (2).

Cable de comunicación para cable piloto (8): Cable de comunicación que proviene de la tarjeta electrónica (2) y que se conecta eléctricamente al borne(122) del cable piloto existente en la estructura interior (120) del enchufe eléctrico. Este cable de comunicación (8) permite que el Módulo de comunicación (230) de la tarjeta electrónica (2) emplee como medio de comunicación el cable piloto, para poder de este modo comunicarse con los demás módulos de comunicación (230) de los demás enchufes eléctricos que son parte del tendido de cables. Sensores capacitivos de voltaje (9, 10, 11): Sensores de voltaje del tipo capacitivo instalados en forma envolvente sobre las estructuras de protección (124, 125 y 126) de los conectores o en forma envolvente directamente sobre la aislación eléctrica de cables eléctricos instalados en la estructura interna del enchufe eléctrico. La información captada por cada uno de estos sensores puede ser enviada a un Módulo de análisis de presencia de voltaje (260).

Bobina Cosechadora o Bobina captadora flujo electromagnético (12): Bobina captadora del flujo electromagnético que se produce al pasar corriente eléctrica por los cables eléctricos instalados en la estructura interna (120) del enchufe eléctrico. Esta bobina está conectada al Módulo de energía (200) de modo que la energía captada alimente a las baterías (25).

Sensor de humedad y polvo (13): Sensor de humedad instalado en la estructura interna (120) del enchufe eléctrico y que se emplea para conocer la existencia de humedad en el interior producto de fallas en los sellos de su estructura (140, 190) o por pérdida de hermeticidad entre la unión de la tapa delantera (110) con la carcasa (130) del enchufe eléctrico, lo que genera fallas eléctricas y mecánicas, producto de cortocircuitos o por oxidación de componentes internos.

Sensor de Ozono (14): Uno o una pluralidad de sensores de ozono (O3) instalado en la zona interna (120) del enchufe eléctrico, cercana al punto donde se interconectan los conectores eléctricos de dos enchufes y que busca determinar la existencia de fallas en desarrollo, por el método de medir la generación de dicho gas que se genera al producirse el arco voltaico cuando existe una separación entre los conectores.

Sensor de Humo (15): uno o una pluralidad de sensores de humo instalados en la zona interna (120) del enchufe eléctrico y conectado a la tarjeta electrónica (2), los que tienen la funcionalidad de detectar el humo que se produce cuando en etapas avanzadas de la falla la temperatura producto de una falla eléctrica quema el material aislante de los conductores eléctricos.

Soporte en forma de anillo o Anillo Multimedia (16): Volumen rígido en forma de cilindro hueco o anillo que se instala en el cuerpo protector del enchufe eléctrico, en la zona posterior al sello (140) y anterior al anillo de soporte(150). Al instalar el anillo multimedia (16) se instala junto a él en la parte posterior un nuevo sello (141) para dar el grado de protección de humedad y polvo. Una vez instalado el soporte en forma de anillo (16) y el nuevo sello (141), los tornillos de sujeción (170) son reemplazados por nuevos del mismo diámetro, pero de mayor largo, para que mantengan el objetivo de fijación de todos los componentes.

El soporte en forma de anillo (16) es de un material que permite que se instalen dentro de él los siguientes componentes: antena de emisión/recepción de comunicación inalámbrica (17); una o una pluralidad de luces (18) empleadas para informar el estado del nivel de voltaje detectado por los sensores capacitivos de voltaje (9, 10 y 11); una o una pluralidad de luces (19) empleadas para informar la existencia de un proceso de falla o del nivel de su gravedad, a través los algoritmos operados por la tarjeta electrónica (2); conector (20) conectado a la tarjeta electrónica (2) que permiten que al conectar en él un computador, éste podrá comunicarse con la tarjeta electrónica (2) o bien, con cualquier tarjeta electrónica (2) de otro enchufe eléctrico, por medio del cable (8) que se conecta con el cable piloto que a su vez conecta el enchufe eléctrico con los demás enchufes eléctricos, empleando para ello los métodos que el Módulo de Comunicación (230); conector (21) que se emplea para cargar las baterías (25) desde el exterior, en el caso que éstas no se carguen porque la bobina captadora (12) no haya podido, ya sea porque no hubiera captado la suficiente energía en el caso que el cable eléctrico instalado en el enchufe eléctrico (100) no estuviera en operación o bien porque esté defectuosa; conector (22) el cual está directamente conectado a un Módulo de Presencia de Voltaje (260) y que al conectarse un equipo de medición de voltaje, por ejemplo un multímetro, a este punto indicará la presencia de voltaje en los cables del enchufe eléctrico. Antena de comunicación (17): Antena de emisión/recepción de comunicación inalámbrica la que está diseñada para establecer comunicación con cualquier antena pública o privada. Luces estado voltaje (18): una o una pluralidad de luces (18) empleadas para informar el estado del nivel de voltaje detectado por los sensores capacitivos de voltaje (9, 10 y 11) las que serán activadas por un Módulo de análisis de presencia de voltaje (260). Estas luces pueden ser de uno o varios colores.

Luces estado falla (19): una o una pluralidad de luces (19) empleadas para informar la existencia de un proceso de falla o del nivel de su gravedad de éste en el caso que estuviera en desarrollo. Estas luces son activadas desde el Módulo de información de estado de falla del enchufe eléctrico (220). Estas luces pueden ser de uno o varios colores.

Conector de Comunicación (20): Conector que es accesible al remover la tapa de protección (30) y que al conectar un computador a él, empleando los algoritmos adecuados, permite que éste se comunique con la tarjeta electrónica (2) y con ello pueda ser acceder a cualquier información de ésta tarjeta electrónica (2) o que, a través de la comunicación que realiza el Módulo de comunicación (230) al estar conectado a través del cable (8) al borne (122) del cable piloto, pueda conectarse a cualquier electrónica de comunicación de cualquier tarjeta electrónica (2) de cualquier enchufe eléctrico disponible en el tendido de cables.

Conector de Energía (21): Conector que es accesible al remover la tapa de protección (30) y que al conectar una batería externa o cualquier otra fuente de energía compatible, permite que la batería (25) o la pluralidad de ellas sea cargada, siendo este configuración empleada cuando la batería (25) o la pluralidad de ellas no ha sido cargada porque la bobina cosechadora (12) está defectuosa o bien, que no haya fluido corriente eléctrica en los conectores eléctricos instalados en la estructura interna (120) del enchufe eléctrico.

Conector información voltaje (22): Conector que es accesible al remover la tapa de protección (30) y que al conectar un aparato de medición de voltaje, por ejemplo un multímetro, puede tener una indicación en dicho aparato respecto al nivel de voltaje existente en los cables eléctricos instalados en la estructura interna (120) del enchufe eléctrico.

Unidad de Medición Inercial (23): Unidad de Medición Inercial (IMU) la cual se emplea para determinar el grado de movimientos y vibraciones que ha tenido un enchufe de modo de que sirve como elemento indicativo de trabajo mecánico que influye y se correlaciona con las fallas en las conexiones entre enchufes, cuando los conectores se separan y comienzan a generar arcos voltaicos. Los valores entregados por este sensor son empleados por los métodos que implementan los algoritmos residentes en la electrónica de la tarjeta electrónica (2).

Batería recargable (25): Una batería recargable o una pluralidad de ellas que son alimentadas por la energía entregada por la Bobina cosechadora de energía (12) o bien por la energía entregada por el conector (21) que permite que se alimente directamente desde una fuente de energía externa. Este módulo de baterías se encarga de dar energía a todos los sensores y a todas las electrónicas residentes en la tarjeta electrónica (2), además de las antenas (7) y (17), así como las luces de información (18) y (19).

Protección conectores (30): Tapas protectoras removibles anti humedad y polvo del Conector de Comunicación (20), del Conector de Energía (21) y/o del Conector información voltaje (22) que proveen protección IP68.

Tapa delantera (110): Tapa delantera enchufe eléctrico desmontable

Estructura interna (120): Estructura interna que aloja a los cables eléctricos trifásicos que provienen del cable y da la protección eléctrica a través de elementos dieléctricos.

Estructura Interna vista corte (121): Vista de corte de la Estructura interna protectora de conductores eléctricos (120).

Borne conexión cable piloto (122): Borne de conexión para conectar el cable piloto. El Cable piloto es un cable que acompaña a los tres cables eléctricos trifásicos, el cual permite enviar señales eléctricas en todo el tendido de modo que cuando hay fallos en cualquier elemento del cable se activan actuadores de seguridad que detienen el flujo de energía en los cables trifásicos. En esta invención se emplea el cable piloto como un mecanismo de comunicación entre las distintas tarjetas electrónicas (2) mediante la inyección de señales eléctricas de una intensidad y frecuencia tales que no afectan la operación del cable piloto. Cuando una tarjeta electrónica (2) recibe una información enviada por otra tarjeta electrónica (2), primero filtra las señales eléctricas existentes en el Cable piloto, para determinar después de ese filtrado si existen señales eléctricas destinadas para ella.

Pieza circular estructura interna (123): Estructura circular que da soporte a los cilindros protectores de los conductores eléctricos y que permite que éstos formen una estructura que se acopla a la estructura exterior del enchufe eléctrico. Esta estructura posee tres cilindros construidos por material dieléctrico (124, 125 y 126) las cuales aíslan eléctricamente los cables trifásicos que están en los extremos del cable y que se les ha retirado la protección dieléctrica y electromagnética.

Protecciones dieléctricas (124, 125 y 126): Cilindro protector de material dieléctrico en el cual, en su interior, el cable eléctrico expone el conductor eléctrico sin la cubierta de protección dieléctrica.

Carcasa (130) del enchufe eléctrico: Estructura exterior del enchufe eléctrico, la cual es la que protege al interior del enchufe.

Sello (141) Sello protector anti humedad y polvo el cual al estar en mal estado o al tener poca presión permite el acceso de agua al interior del enchufe eléctrico.

Sello (141): Sello protector anti humedad y polvo que se instala posteriormente al soporte con forma de anillo (16). Anillo soporte (150): Anillo cilindrico de soporte de la estructura interior del sello del enchufe eléctrico.

Estructura interior (160): Estructura interior del sello del enchufe eléctrico. Sirve como base de sujeción para que la estructura de sello posterior se ancle.

Sello posterior (190): Sello posterior del enchufe eléctrico. Este sello posee en su interior dos piezas de material adaptable que al presionar sobre la cubierta dieléctrica del cable eléctrico provee la protección contra agua que necesita el enchufe eléctrico. Este sello al estar dañado o al tener poca presión, produce que el agua ingrese al enchufe eléctrico generando las fallas por humedad.

Módulo de Energía (200): Componentes electrónicos montados en la tarjeta electrónica (2) que recibe la energía captada por la bobina captadora de flujo electromagnético (12) o del conector de energía (21) para cargar una o una pluralidad de baterías recargables (25) para luego, con la energía almacenada en la batería o pluralidad de baterías (25) alimente eléctricamente al resto de componentes de la tarjeta electrónica y de los elementos que están alojados en el anillo multimedia (16).

Módulo de Proceso y Gestión de Memoria (210): Componentes electrónicos montados en la tarjeta electrónica (2) que reciben los datos colectados por los distintos sensores y que le son entregados por el Módulo de conversión de datos Análogo a Digital (240) y por el Módulo de análisis de presencia de voltaje (260). Con estos datos el módulo aplica los distintos métodos que comprenden los algoritmos que ejecuta para analizar si existe o no un proceso de falla en desarrollo en el enchufe eléctrico o en el tramo de cables comprendido entre dos enchufes eléctricos, entregando esta información al Módulo de información de Estado de falla del enchufe eléctrico (220). Adicionalmente el módulo de proceso y gestión de memoria (210) trabajando coordinadamente con el Módulo de comunicación (230) coordina y determina porqué medio disponible se enviará la información hacia un servidor Central.

Módulo de Información de Estado de Falla del enchufe eléctrico (220): Estos componentes electrónicos, opcionales, que están montados en la tarjeta electrónica (2) activan la operación de una o de una pluralidad de luces (19) alojadas en el anillo multimedia (16), con lo cual las distintas luces encenderán con los colores y frecuencia que corresponda al estado de falla del enchufe eléctrico.

Módulo de Comunicación (230): Componentes electrónicos dispuestos en la tarjeta electrónica (2) y que se encargan de codificar los datos que el Módulo de proceso y gestión de memoria (210) ha determinado que deben ser enviados a una tarjeta electrónica (2) determinada. Los medios que dispone este módulo de comunicación (230) pueden ser el envío de los datos hacia la antena pública o privada empleando la antena de comunicación (17), el cable piloto a través del cable (8) que se conecta con el borne (122) del referido cable cuando se conecta con la estructura interna (120) del enchufe eléctrico o a través del conector de comunicación(20) disponible en el anillo multimedia (16) del propio enchufe eléctrico o de otro disponible en el tendido de cables eléctricos.

Módulo de Conversión datos Análogo a Digital (240): Componentes electrónicos montados en la tarjeta electrónica (2) que se encargan de recibir todas las señales análogas captadas y enviadas por los distintos sensores de la invención, los que transforma a formato digital para que sean operados según los métodos que aplican los algoritmos que se ejecutan en el Módulo de proceso y gestión de memoria (210).

Módulo de Análisis de Presencia de Voltaje (260): Componentes electrónicos opcional instalados en la tarjeta electrónica (2) que se encargan de recibir y amplificar las señales captadas por los sensores capacitivos de voltaje (9, 10 y 11) para luego convertirlas a formato digital. Este módulo activa directamente una o una pluralidad de luces (18) que informan la presencia de voltaje además de enviarlas directamente al Módulo de proceso y gestión de memoria (210) para que sean operados sus datos en conjunto de los datos de los demás sensores por los métodos que contemplan los algoritmos que dicho módulo opera.

Adicionalmente este módulo le entrega una señal de voltaje al conector de información de voltaje (22), el cual está correlacionado con el nivel real de tensión que existen en los cables eléctricos instalados en la estructura interna (120) del enchufe eléctrico.

Tal como se mencionó previamente, el sistema de la presente invención comprende un conjunto de elementos electrónicos que se instalan en la estructura interna del enchufe (120), particularmente en el interior de la carcasa (130) del enchufe (120). Sin embargo, en algunas realizaciones preferidas, el sistema puede comprender elementos electrónicos posicionados en la estructura externa del enchufe eléctrico. Adicionalmente, en algunas realizaciones preferidas y sin que esto limite el alcance de la presente invención, el sistema puede comprender un computador auxiliar y/o un computador central (que no se ¡lustran en las figuras) que pueden estar configurados para acumular, procesar y distribuir la información colectada para su uso por parte de uno o más usuarios. Adicionalmente, en algunas realizaciones preferidas y sin que esto limite el alcance de la presente invención, el computador auxiliar y/o el computador central pueden comprender una interfaz de usuario, por ejemplo una interfaz gráfica de usuario, GUI, para informar a los usuarios de un tipo de falla en desarrollo.

En un ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cuando se produce una pequeña separación entre un conector eléctrico y el conector al cual esta emparejado, se genera una falla producto de que se forman arcos voltaicos en dicha separación. En este ejemplo, sin que esto limite el alcance de la presente invención, se producen los siguientes fenómenos físicos que el sistema de la presente invención puede detectar para monitorear el proceso de falla: emisión de una señal electromagnética generada por cada chispa producida por el arco voltaico; aumento de la temperatura en el conector eléctrico, los cables que lo componen y sus aislaciones dieléctricas por el fenómeno de la transmisión de calor; emisión de energía mecánica, dado que cuando se genera una chispa parte de la energía se transforma en sonido; emisión de energía lumínica dado que cuando se genera una chispa parte de la energía genera fotones; emisión de gas ozono 03 producto del efecto corona a consecuencia de la ionización del aire en la zona de separación y emisión de humo, el que se genera cuando la temperatura llega a un nivel tal que comienza a quemar la cubierta dieléctrica de las fundas protectoras de los cables eléctricos.

Por tanto, en una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, el al menos un sensor (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 , 13, 14, 15) puede escogerse del grupo formado por sensores de temperatura (4, 5), sensores de sonido (6), sensores electromagnéticos (7), sensores de voltaje (9, 10, 11), sensores de corriente, sensores de resistencia eléctrica, sensores de humedad (13), sensores de polvo, sensores de ozono (14) y sensores de humo (15), así como una combinación entre los mismos.

En otro ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cuando un enchufe ha tenido una falla en los sellos protectores (140, 160 o 190), en la unión entre la tapa delantera (110) y la carcasa (130) o se ha generado algún tipo de fisura en la carcasa protectora (130), esto hace que su aislación ante humedad o agua se extinga permitiendo que este elemento ingrese dentro del enchufe eléctrico y por lo tanto, en este ejemplo de realización, el sistema puede monitorear la presencia de humedad dentro de la estructura del enchufe eléctrico .

En otro ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, cuando un cable ha sido dañado producto de la acción de una masa que lo ha deformado, el sistema que es objeto de la presente invención puede determinar la existencia de este fenómeno mediante la medición continua del diferencial de tensión en cada fase del enchufe eléctrico existente en cada extremo del tramo de cable.

Debido a que los componentes de medición y procesamiento instalados en cada enchufe eléctrico pueden generar una gran cantidad de datos que deben ser analizados, bien sea de manera local o en un servidor central remoto, el sistema que es objeto de la presente invención puede emplear una estrategia de comunicación distribuida para asegurar que cada enchufe transfiera sus datos. Esta estrategia considera que cada enchufe comprende los elementos electrónicos necesarios, implementados en el módulo de comunicación (230), que permiten que los datos sean enviados al servidor central en forma directa a través de una antena (17) que se comunica con una antena receptora o, en el caso que la antena (17) no pueda comunicarse con la antena receptora, por ejemplo por causa de la de la topología del terreno o por otro motivo, el módulo de comunicación (230) pude configurarse para transferir los datos a un computador auxiliar conectado a cualquier enchufe eléctrico del tendido que incorpora el sistema que es objeto de la presente invención, por medio de su correspondiente módulo de comunicación (230), de modo que desde ahí y empleando el computador auxiliar, una antena de comunicación del computador auxiliar puede establecer la comunicación con la antena receptora del servidor central. En otro ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, en el caso que exista un conector proveedor de comunicación TCP/IP, el computador auxiliar puede establecer la comunicación mediante dicho conector TCP/IP.

Sin embargo, de manera ventajosa y sin que esto limite el alcance de la presente invención, el módulo de comunicación (230) puede transferir los datos al servidor central o al computador auxiliar por medio de un conector de comunicación (20) dispuesto en un soporte con forma de anillo (16), también denominado, indistintamente, como anillo multimedia (16). En otro ejemplo de realización, sin que esto limite el alcance de la presente invención, el módulo de comunicación (230) puede utilizar como interfaz de comunicación (8), al cable piloto de la línea eléctrica. Para esto, el módulo de comunicación (230) puede conectarse a un borne del cable piloto del enchufe eléctrico en el cual está instalado, por medio del cable de comunicación (8). De este modo, de manera ventajosa y sin que esto limite el alcance de la presente invención, cualquier módulo de comunicación (230) de los que se disponen en el tendido de interés puede tener acceso a cualquier otro módulo de comunicación (230) que esté disponible en el tendido. En el contexto de la presente invención, sin que esto limite el alcance de la misma, debe entenderse como cable piloto a un cable de señal de seguridad que posee el tendido de cables que proveen energía al equipo. En esta realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, el módulo de comunicación (230) puede estar configurado para que enviar o recibir la información a través del cable piloto de forma agregada a las señales eléctricas normales de dicho cable piloto, en un nivel y frecuencia tal que no afectan su operación. Por ejemplo, y sin que esto limite el alcance de la presente invención, el módulo de comunicación (230) puede entregar o recibir información mediante el filtrado de las señales que entrega o recibe para que solo conozca las que él opera evitando así recibir las señales normales que el cable piloto opera.

En operación normal, el al menos un sensor (4, 5, 6, 7, 9, 10, 11 , 13, 14, 15), por ejemplo, los sensores: temperatura interna (4); los sensores de temperatura externa (5); los sensores de sonido (6); la señal captada por el sensor electromagnético (7); los sensores de humedad (13); los sensores de ozono 03(14); los sensores de humo (15), entrega los datos captados al Módulo de Conversión de datos Análogo a Digital (240) el que a su vez una vez convertidos los datos a formato digital, los entrega al Módulo de Proceso y Gestión de Memoria (210) quién los procesa.

En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, el sistema puede comprender, de forma paralela y sin pasar por el Módulo de Conversión de datos Análogo a Digital (240), uno o más sensores capacitivos de voltaje (9, 10, 11), que pueden entregar sus datos a un Módulo de Análisis de Presencia de Voltaje (260). El Módulo de Análisis de Presencia de Voltaje (260) puede poseer su propio submódulo de conversión de análogo a digital, el cual analiza los voltajes captados entregando la información procesada al Módulo de Proceso y Gestión de Memoria (210), así como a una o una pluralidad de luces (18) empleadas para informar el estado del nivel de voltaje detectado por los sensores capacitivos de voltaje (9, 10 y 11).

El Módulo de Proceso y Gestión de Memoria (210) puede procesar los datos entregados por el Módulo Conversión datos Análogo a Digital (240) y, en los casos en los que se proporcione, por el Módulo de Análisis de Presencia de Voltaje (260) y según los métodos que operan sus algoritmos que analizan los datos capturados por los distintos sensores, puede entregar el estado de operación del enchufe eléctrico a una o una pluralidad de luces (19) empleadas para informar la existencia de un proceso de falla o del nivel de su gravedad. En forma paralela Módulo de Proceso y Gestión de Memoria (210) puede organizar los datos colectados con el nivel de detalle requerido y enviarlos al Módulo de Comunicación (230), quién como se indicó anteriormente puede entregar la información a una Antena de comunicación (240) a través de la Antena de emisión/recepción de comunicación inalámbrica (17), o mediante el cable piloto del enchufe.

De manera ventajosa, sin que esto limite el alcance de la presente invención, la energía eléctrica requerida para la operación de los diferentes componentes que forman el sistema que es objeto de la presente invención puede ser provista por el Módulo de Energía (200) quién a su vez se alimenta de una o una pluralidad de baterías recargables (25). La energía que se emplea para recargar las baterías recargables (25) puede ser entregada por la bobina captadora de flujo electromagnético (12), también denominada como bobina cosechadora (12). En el caso que esta bobina cosechadora (12) no capte suficiente energía, ya sea porque esté defectuosa o porque el flujo de corriente que pasa por el cable conectado al enchufe eléctrico es insuficiente o nulo, el Módulo de Energía (200) puede recibir energía a través de un conector (21), ya sea para cargar las baterías recargables (25) o bien para operar el circuito residente en la tarjeta electrónica (2) o en el anillo multimedia (16).

En una realización preferida, en el caso que un usuario desee conocer el estado del nivel de voltaje de los conectores instalados en el enchufe eléctrico , dicho usuario puede conocer éste mediante los siguientes medios: Visualization del nivel de voltaje de cada fase de los conductores mediante la visualization de la información desplegada en un software desplegado en uno o más computadores usuarios; visualization del estado del nivel de voltaje en la activación de una o una pluralidad de luces (18) instaladas en un anillo multimedia (16); mediante la conexión física de un equipo de medición de voltaje a un conector (22) instalado en el anillo multimedia(16); visualization de la información generada por la antena (17) por medio de un equipo móvil sea teléfono inteligente o computador personal, el cual captando la transmisión que dicha antena envía a la antena pública o privada y empleando los métodos contenidos en los algoritmos que opera, puede descifrar la información para mostrarla en su pantalla.

En una realización preferida, sin que esto limite el alcance de la presente invención, en el caso de que se produzca una falla, como puede ser la generación de arco voltaico o ingreso de líquido o humedad a un enchufe eléctrico o por la deformación de un cable, la información captada por los sensores es enviada a los usuarios del sistema por los medios descritos en el párrafo anterior. En el caso de una falla catastrófica donde la energía eléctrica ha dejado de fluir en el tendido de cables eléctricos, la información de cuál es el enchufe eléctrico o de cual tramo de cable donde se produjo la falla también es informada a los usuarios del sistema pero, en el caso que producto de una falla catastrófica de una magnitud tal que también se haya destruido el cable piloto existente en el tendido de cables, un usuario provisto de un computador personal puede conectarse al conector de comunicación (20) residente en el anillo multimedia (16) y desde ahí puede encuestar y analizar el estado de la electrónica instalada en la tarjeta electrónica (2) del enchufe eléctrico donde estuviera conectado o bien, mediante los métodos provistos por los algoritmos que ejecuta el Módulo de Proceso y Gestión de Memoria (210) y a través del Módulo de Comunicación (230) que está conectado al cable piloto a través del cable (8), puede conocer el estado de otros Enchufes Eléctricos conectados al cable piloto, en los tramos en que éste esté operando correctamente.

Para la instalación en la estructura interna (120) del Enchufe eléctrico , en particular en el interior de la carcasa (130), pueden emplearse una o más placas de material metálico o plástico con recubierto metálico en su superficie expuesta la cual puede fijarse solidariamente a dos cilindros de protección contiguos (124 con 125, 125 con 126 o 124 con 126), con ganchos u otros medios que la fijen a ellos pero sin efectuar ningún tipo de modificación en su estructura, como podrían ser por ejemplo perforaciones para el paso de tornillos. Sobre la placa, puede fijarse la tarjeta electrónica (2), por ejemplo mediante el uso de pernos o tornillos, y sobre ella, puede fijarse un volumen de protección envolvente preferentemente del mismo material de la placa adherida a los cilindros de protección contiguos (124 con 125, 125 con 126 o 124 con 126). De esta manera, pueden proporcionarse uno, dos o tres volúmenes útiles para posicionar los elementos que forman parte del sistema que es objeto de la presente invención en el interior de la carcasa (130) del enchufe eléctrico. La tierra eléctrica del cable que está disponible dentro del enchufe eléctrico puede conectarse a la tierra de la tarjeta eléctrica (2) y además al elemento metálico de la placa y del volumen para que se proteja electromagnéticamente a los circuitos de la tarjeta electrónica, por ejemplo mediante el efecto de Jaula de Faraday.

El soporte con forma de anillo (16), también denominador como anillo multimedia (16), en el cual se instalan la antena (17); una o una pluralidad de luces (18); una o una pluralidad de luces (19); el conector de comunicación(20); el conector de energía (21), el conector de medición de información (22) captado por los sensores de voltaje (9, 10 y 11) y las tres protecciones (30), puede instalarse instala entre los sellos contra humedad y polvo (141 y 142) para posteriormente continuar con la estructura original que continúa con el anillo de soporte (150). Para la fijación de toda esta estructura, pueden extenderse los correspondientes tornillos de fijación (170) para cubrir la nueva distancia a fijar.

De acuerdo con la descripción previamente detallada es posible obtener un sistema de monitoreo predictivo de fallas en una línea de media y/o alta tensión que permite superar las deficiencias del estado de la técnica.

Debe entenderse que las diferentes opciones previamente descritas para características técnicas diferentes del sistema que es objeto de la presente invención pueden combinarse entre sí, o con otras opciones conocidas para una persona normalmente versada en la materia, de cualquier manera prevista sin que esto limite el alcance de la presente solicitud.