Comunicación presentada al VII Congreso Smart Grids
Autores
- Pablo Carreño Montes, Gerente Utilities, CIC Consulting Informático
- Tomás Sañudo Grande, Jefe de proyectos GIS, CIC Consulting Informático
Resumen
Las distribuidoras eléctricas se enfrentan al reto de evitar la provocación de incendios debido al contacto de las líneas con la masa forestal. La administración exige la supervisión periódica de los tendidos eléctricos de media y alta tensión. Estas tareas de control se realizan sobrevolando las líneas con helicópteros, lo que implica un elevado coste. La mejora en la resolución de los satélites nos ha permitido incorporar esta fuente de información al proceso, permitiendo reducir la inversión necesaria, detectando qué porciones de la red se encuentran en zona de riesgo, limitando los vuelos Lídar a estas seccione, y calculando el porcentaje de variación de la densidad de vegetación tras la ejecución de los trabajos, para analizar si se han realizado correctamente.
Palabras clave
Satélite, Lídar, forestal, Mantenimiento, red, eléctrica, tala, poda
Introducción
Cualquier distribuidora de electricidad de tamaño medio tienen una red de líneas de media y alta tensión que atraviesa zonas rurales. Los tendidos eléctricos, si se acercan demasiado a árboles o matorrales pueden provocar un incendio forestal. Las administraciones centrales y autonómicas regulan las condiciones técnicas y garantías de seguridad de estas líneas, obligando a una supervisión trianual de toda la red, y al mantenimiento de calles de seguridad alrededor de ellas libres de árboles o ramas que puedan provocar un incidente. Esta obligación provoca que el principal gasto en mantenimiento de las redes de distribución lo constituyan las tareas de gestión de la masa forestal, puesto que es imperativo demostrar la supervisión de los miles de km de red cada tres años, y la correcta ejecución de los trabajos de despeje de las calles de seguridad por donde circulan los vanos.
Ante esta necesidad CIC Consulting Informático desarrolló un sistema informático que partiendo del inventario de activos y de la captura de información Lídar a través de los vuelos con helicóptero, era capaz de planificar los trabajos de mantenimiento de tala y poda, así como gestionar la ejecución de estos trabajos y sus costes derivados.
Recientemente, con la mejora de la tecnología de captura de imágenes por satélite, hemos podido incorporar esta fuente de información para la reducción de costes del proceso, ya que estas imágenes precisan de una inversión mínima respecto a la contratación de un plan de vuelo, y nos permiten descartar aquellos tramos de red que discurren por zonas no arboladas, pudiendo aportar la prueba fehaciente de esta circunstancia.
Descripción de la solución
Proceso
El Proceso global de gestión de la tala y poda en una eléctrica comprende una serie de actividades secuenciales que dan como resultado un plan de mantenimiento con las garantías suficientes para cumplir con los requerimientos del regulador.
El proceso consta de las siguientes actividades:
Ingesta de datos
La primera actividad es la captura de información del estado de la red. Para ello se establecen unas tareas previas de determinación del área objetivo de actuación. Aquí, mediante el apoyo de las imágenes de satélite, se pueden aplicar criterios efectivos que acoten el área de actuación necesaria. Una vez elegidas las líneas sobre las que generar los trabajos se procede a la planificación de los vuelos Lídar.
Mediante los vuelos Lídar se sobrevuelan las líneas objeto de supervisión, esta información se procesa mediante análisis ráster para obtener los activos (postes, vanos, etc), el trazado de las líneas, información del terreno (pendientes, ríos, caminos, etc.), y los datos de las distintas masas forestales colindantes. A la vegetación se le calcula la información relevante como especie, distancia respecto al vano, altura, etc. Con estos datos, una vez depurados, se realiza una correlación con el inventario de activos de la compañía, o base de datos técnica, y se calculan datos importantes para el proceso como el año posible de afectación, si presenta incumplimiento del reglamento, etc.
Tras la ejecución de este proceso automático se publica toda la información generada en un servicio de mapa, o sistema GIS a disposición de los gestores del plan de tala y poda.
Modelado de los criterios de cálculo
Para generar el plan de mantenimiento de control forestal es preciso determinar qué variables o mecanismos van a estar implicados en el cálculo de los trabajos a generar. Existen varias opciones para configurar el motor de cálculo del sistema, muchas de ellas son propias de la implementación que se elija, otras, en cambio, se pueden decidir en tiempo de operación. Revisemos las variables principales:
- Organización de los trabajos.
- Una vez se disponga de la información depurada en el GIS, se puede proceder a la selección del escenario sobre el que generar el plan de mantenimiento. Esto puede hacerse mediante selección gráfica sobre el mapa GIS, por elección de línea del inventario de activos, o por criterios de gestión como unidad organizativa, etc.
- También se puede decidir, según implementación, la granularidad con la que se desea generar las actuaciones en campo. Por ejemplo, generando un trabajo por cada vano de la línea, por cada fragmento de vegetación, o el más detallado, por cada tesela (parcela cuadrada de NxN metros) de la calle por donde discurre la línea.
- Workflow. El sistema permite la posibilidad de generar trabajos de inspección previa en campo, para aquellas zonas en los que la imagen de satélite, o del vuelo lídar, no sean lo suficientemente determinantes para decidir si es necesario actuar en campo.
- Dentro de las posibilidades del sistema, podemos elegir varias opciones de integración, por ejemplo, las más comunes son:
- Integración con gestor económico, por ejemplo, SAP FIN.
- Integración con ERP, como SAP PM.
- Integración con un despachador de trabajos para programar las actuaciones según los Recursos disponibles.
- Criterios funcionales. Además de los trabajos propios de desbroce, tala y poda, el Sistema se puede enriquecer con la generación de otros tipos de trabajos adicionales, como pueden ser inspecciones reglamentarias, adecuación de defectos, gestión de permisos de acceso, etc.
- En cuanto al motor del algoritmo, existen varias posibilidades de configuración de su base de cálculo, ya sea basándose en una matriz de riesgos, o exclusivamente en la periodicidad de crecimiento de cada especie de vegetación. La matriz de riesgos viene determinada por la conjugación de distintos factores como pueden ser:
- Riesgos de infraestructura. Se aplica un coeficiente según la criticidad de cada línea de distribución.
- Riesgo de incendio. Coeficiente por cada línea según el nivel de riesgo (Alto, medio o bajo).
- Riesgo forestal. Para cada especie de vegetación detectado, se aplica un coeficiente en función del riesgo de caída, el riesgo de incendio, el coeficiente de estabilidad, la distancia al conductor, el tipo de especie, la altura, etc.
- Criterios de proximidad. Otro factor importante a la hora de calcular la conveniencia de actuación es el criterio de proximidad del activo a la vegetación, existiendo varias posibilidades, como son:
- Distancia de la base de la vegetación.
- Distancia de la copa.
- Distancia mínima.
Generación del plan de tala y poda
Tras la configuración del plan de mantenimiento, y según la personalización elegida en la implantación, se obtiene el Plan de mantenimiento de desbroce, tala y poda, el cual constaría de:
- Trabajos de inspección previa.
- Riesgo cubierto respecto al total.
- Coste del plan con desglose a nivel de trabajo. Relación 1:1 trabajo con unidad constructiva.
- Órdenes de trabajo. Una orden de trabajo por cada línea afectada por el plan.
- Listado de vanos. Por cada orden de trabajo, el conjunto de vanos donde hay que actuar.
- Listado de fragmentos o teselas donde hay que realizar algún trabajo.
- Trabajos de tala y poda a dispositivos de movilidad.
Programación, ejecución y cierre de los trabajos
Una vez cerrado el plan de mantenimiento generado por el sistema, se pueden enviar a campo los trabajos de tala y poda para que sean ejecutados por la contrata o personal interno. Para ello, se dispone de una aplicación de movilidad, capaz de funcionar off-line en Tablets o dispositivos móviles, donde se registra el detalle de cada trabajo, como ubicación, unidades constructivas, fecha prevista, etc. y se presenta un formulario donde el operario registra los trabajos ejecutados, fotos del antes y después de la actuación, o las incidencias que se ha encontrado para no realizarlo.
Conforme se vayan ejecutando los trabajos en campo, se van actualizando el progreso del plan de mantenimiento en la aplicación web, y se van guardando las evidencias de ejecución de cada trabajo.
Gracias a la incorporación de las imágenes de satélite al proceso, se permite el seguimiento de la ejecución de los trabajos a partir del análisis de la diferencia del índice de vegetación sobre las áreas de actuación entre dos fechas concretas. Como resultado se obtiene el porcentaje de cambio de la vegetación, que será de considerable decremento en caso de que se haya realizado una ejecución efectiva de los trabajos de desbroce, tala y poda, o de ligero incremento si no se ha actuado en el área de estudio.
Tecnología
Actualmente, la información que se está utilizando para este proceso es la que nos proporciona la flota de satélites Sentinel 2. Cada cinco días se dispone de fotos actualizadas sobre las áreas concretas de estudio con una resolución de 1 pixel por cada 10 metros, con una calidad que depende de la nubosidad y otros factores climáticos. Sentinel 2 suministra las imágenes históricas desde el 2015 hasta la actualidad, lo que nos permite, además, realizar análisis de periodicidad de crecimiento fiables, muy útiles para la configuración del motor de cálculo del planificador.
Existen otras alternativas de mayor resolución, pero presentan una menor área de barrido y por tanto menor frecuencia de vuelo, lo cual en zonas típicamente nubladas como la cordillera Cantábrica hace que sea más interesante una mayor frecuencia a mejor resolución.
Conclusiones
Tras la incorporación de las imágenes de satélite al proceso de generación asistida de planes de mantenimiento de tala y poda, se consigue los siguientes beneficios:
- Reducción de costes debido al acotamiento del área de vuelo.
- Mejora en la capacidad de auditoría de los trabajos, ya sea para el control de las contratas, como para la justificación ante el Regulador.
- Identificación de áreas críticas donde la vegetación crece sustancialmente debido a factores metereológicos o actuaciones humanas como pueden ser siembras, reforestaciónes, etc.
- En base a los datos reales de altura de la vegetación o matorral y el porcentaje de cambio real, según el índice de esta, disponer de una visión actualizada de la vegetación en cada momento.
- Análisis y obtención de zonas que previamente requerían actuaciones pero que por otras cuestiones ya no son necesarias, en referencia a incendios o zonas deforestadas por lo propietarios de terrenos, con el consiguiente ahorro de recursos que inicialmente se contemplaban.
- El poder disponer del índice de vegetación en periodos de tiempo tan breves, nos permite priorizar los trabajos de Tala y Poda donde son más necesarios, con el fin de optimizar los costes de este mantenimiento.