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Técnicas avanzadas de gestión de inspecciones de aerogeneradores

Ignacio Marcelles Ramírez, Angel García Bueno, César Martínez Benito, Juan Azcue Salto, Juan Troncoso Lago, Miguel Angel Fernández Sanz, Tecnatom / Ibercal

Los márgenes de seguridad aplicados en diseño permiten, en muchos casos, extender la vida operativa de los generadores por encima de lo inicialmente considerado. Justificar esta extensión de vida requiere conocer el estado operativo de las máquinas, asegurar su correcto funcionamiento, fiabilidad y disponibilidad por medio de ensayos no destructivos y pruebas, y disponer de esta información para analizarla y establecer tendencias que garantice la operación extendida.

Por ello hay disponibles aplicaciones y herramientas informáticas de gestión avanzada, fácilmente integrables con otros sistemas como los de gestión económica, gestión del mantenimiento o monitorización.  

Proceso de inspección
- manual de inspección

Antes de decidir qué vamos a inspeccionar y con qué técnicas, tenemos que saber qué defectos postulados o específicos se pueden producir en nuestro equipo y en dónde se producirán con mayor probabilidad. 

Una vez identificado el componente y la posible tipología de defectos, las áreas del componente en las que puede presentarse y sus dimensiones más probables, hay que identificar una técnica de inspección adecuada que nos permita detectar, identificar y dimensionar tal defecto. Asimismo, la evolución de los defectos definirá la frecuencia de las inspecciones. 

El último paso es disponer del procedimiento de inspección, punto en el que puede ser necesario soporte de empresas especializadas.

Esta información se refleja en lo que denominamos un Manual de inspección, documento digital editable que incorpora información necesaria para realizar una inspección, incluyendo planos del equipo, áreas a inspeccionar, y las técnicas, alcances y frecuencias recomendadas.

Pantallas del manual de inspección de una planta eléctrica.  Gestor de Inspecciones TecOS GIPE.

De ser necesario, los manuales de inspección incorporan toda la reglamentación legal para poder realizar un seguimiento y asegurar su cumplimiento.


Preparación de la inspección
En base al Manual de Inspección se define el alcance de la misma planificándola en función de los recursos y el tiempo disponibles.. 

Una planificación detallada y una supervisión de la ejecución de la misma contribuye a alcanzar los siguientes objetivos:

  • Cumplimiento de plazos
  • Cumplimiento de alcances
  • Calidad de los trabajos

Ejecución de la inspección
Dependiendo del defecto a identificar, localizar y dimensionar así se emplearán diferentes técnicas, siendo las más usuales en aerogeneradores:

Inspección visual directa. Técnica ampliamente utilizada aunque solo detecta defectos abiertos a la superficie en zonas accesibles. 

  • Inspección de las soldaduras de una torre de aerogeneradores.
  • Como alternativas están el uso de drones, limitado por la velocidad del viento y dificultades asociadas, y de robots especializados, con sustentación magnética o por succión.
  • Termografías. Usado para detección de puntos calientes, por problemas mecánicos o eléctricos.
  • Líquidos penetrantes y partículas magnéticas. Permiten detectar y dimensionar defectos superficiales y subsuperficiales no visibles a simple vista.
  • Ultrasonidos. Técnica volumétrica que permite identificar, localizar y dimensionar despegamientos en bordes de palas, grietas en soldaduras de la torre o defectos en el eje y reductora.
  • Radiografía. Permite detectar defectos volumétricos en geometrías complejas. Se requiere ausencia de vibraciones y movimientos durante la adquisición.
  • Ensayos eléctricos: resistencia de aislamiento, reflectometría rotórica, tangente de delta, etc. 

La tendencia actual es incorporar sistemas de monitorización que permitan ajustar alcances de inspección manteniendo el conocimiento del estado de los equipos. Estos sistemas pueden ser de medidas de vibraciones en cojinetes, reductoras y otros componentes móviles, sensores de flujo magnético para detectar problemas en los generadores, gases en transformadores, etc.

Estos sistemas se complementan con software que evalúa las señales comparándolas con modelos matemáticos de componentes, como es el caso de los sistemas de monitorización de transformadores que detectan anomalías en el funcionamiento, pérdidas de rendimiento para detectar degradaciones e incluso gemelos digitales que permiten, además, optimizar la operación.


Evaluación de los resultados
La información obtenida de las pruebas y ensayos no destructivos realizados se puede agrupar en dos bloques:

  • Ensayos que identifican defectos o situaciones anómalas ya manifestados. Son ensayos del tipo “pasa – no pasa”, requiriendo una acción inmediata en condición “no pasa”.
  • Ensayos tendenciables, que nos permiten adoptar mediadas anticipándose al problema antes de que su severidad llegue a generar una pérdida de rendimiento o producción.

Se consideran admisible la operación de una máquina aun cuando presente un cierto número de defectos de reducidas dimensiones. Si el número de estos defectos es muy elevado, la separación entre ellos es reducida y sus dimensiones son algo mayores, es necesario evaluarlos para determinar su origen, su velocidad de crecimiento y si en algún momento podrían llegar a ser críticos. 

En los casos en los que el componente no se puede reparar de forma inmediata, es necesario recurrir a la mecánica de fractura para determinar la posibilidad de operar sin riesgo a fallo y el tiempo que podría funcionar en estas condiciones. Si el componente es de elevado coste e idéntico a otros en las diferentes máquinas que componen el parque, puede ser interesante hacer un desarrollo previo, denominado Manual de indicaciones, consistente en estudiar defectos supuestos en áreas críticas, envolventes de cualquier defecto a encontrar.

Los defectos reales que aparezcan se pueden simular fácilmente y dar un diagnóstico de operabilidad del componente de forma rápida. Si es operable, se realizará un plan de re-inspección y seguimiento específico para esa metodología que permita operar el equipo sin ningún riesgo.


Recomendaciones. Revisión del manual de inspección
El análisis de los resultados de inspección genera una serie de recomendaciones de actuación para mitigar la severidad de los fenómenos degradatorios o incluso revertirlos. Entre estas recomendaciones se encuentran:

  • Continuar operando en las mismas condiciones.
  • Reducir número de transitorios de la máquina para mitigar fenómenos de fatiga.
  • Aumentar de vigilancia de parámetros clave, para confirmar el correcto funcionamiento del equipo sin necesidad de desmontarlo, o en áreas sujetas a desgaste como ‘fretting’.
  • Cambio de lubricación para minimizar el desgaste
  • Cambio en la frecuencia de las inspecciones, reduciendo en áreas con menor defectología y concentrando éste en áreas con mayor problemática.


Herramientas de gestión
Tanto el manual de inspecciones como los resultados de las inspecciones y pruebas deben estar disponibles para su análisis y evaluación, así como para su revisión y actualización en un formato fácilmente accesible. Actualmente se dispone de potentes herramientas informáticas que facilitan estas actividades.

El objetivo de estas herramientas es almacenar la información disponible para poder realizar el plan de inspección basado en la condición del equipo (estado) cumpliendo a su vez toda la reglamentación existente.

Además, estos sistemas disponen de las siguientes capacidades:

  • Visualización de los datos almacenados
  • Análisis de estado de equipos y tendencias de degradación
  • Visualización de componentes en 3D
  • Elaboración de planes de inspección basados en la condición de los equipos
  • Dashboard con la información necesaria de cada equipo.

Integración con sistemas de monitorización

Estas herramientas permiten conocer en tiempo real el grado de avance de la inspección y proporcionan información sobre la condición de la máquina.

Estas herramientas tienden hacia un concepto de “mejor coste” o “Best Value Maintenance” que implica centrar las actuaciones de mantenimiento e inspección únicamente en los equipos más críticos y en minimizar el número de estos equipos críticos gracias a la experiencia acumulada en la operación de las plantas.  

Su integración con los otros sistemas, incluyendo la mayoría de los GMAO y herramientas de gestión utilizados en el sector, es posible.


Conclusiones
Actualmente se dispone de herramientas que permiten conocer la condición de las máquinas, ajustando las inspecciones, sus frecuencias y alcances para optimizar el uso de recursos y costes, garantizando la fiabilidad y disponibilidad de las máquinas, evitando fallos catastróficos. Se puede así ajustar las inversiones relacionadas con el mantenimiento e inspección sustituyendo las actuaciones preventivas tradicionales por actuaciones basadas en la condición

Artículos sobre eólica | 31 de julio de 2020

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