Inspección cizallográfica de álabes de turbinas eólicas para la detección temprana de fallos
Se producen alrededor de 3 800 fallos en turbinas eólicas al año, muchos de los cuales son debidos a un mantenimiento deficiente y algunos causan lesiones en humanos e incluso muertes. A la hora de comprobar los daños y defectos de los álabes de turbinas eólicas se precisan inspecciones. Las opciones para llevarlas a cabo suelen ser desmontar el álabe para transportarlo a un taller o enviar inspectores capacitados para que hagan las comprobaciones «in situ» empleando cuerdas, poleas y arneses. Ambas conllevan importantes paradas de producción. Con el apoyo de la iniciativa Acción para la innovación de la Unión Europea (UE), el proyecto WInspector creó una plataforma robótica que trepa por torres de turbinas eólicas para desplegar un equipo cizallográfico con el fin de inspeccionar los álabes en busca de defectos bajo la superficie. Inspección minuciosa de la integridad estructural Los principales problemas que presentan los métodos actuales de inspección de álabes de turbinas eólicas tienen una doble vertiente. En primer lugar, el hecho de depender de que una persona trabaje en altura utilizando una cuerda para maniobrar es muy arriesgado. En segundo lugar, este sistema también resulta poco eficaz, puesto que la inspección visual solamente identifica defectos superficiales. Aunque existen soluciones que utilizan plataformas especialmente diseñadas que mejoran el acceso al álabe que se está inspeccionando, normalmente no son lo suficientemente ágiles o no pueden acercarse lo necesario para poder emplear una técnica de ensayos no destructivos de alta calidad. Por lo tanto, normalmente las plataformas se utilizan solo para inspecciones visuales. El sistema de inspección de WInspector, que llega hasta el álabe para enganchar una unidad de inspección avanzada, está controlado remotamente por los operarios desde el suelo, lo cual incrementa tanto la seguridad como la eficacia. «Lograr que el sistema cizallográfico permanezca en el álabe con suficiente estabilidad para llevar a cabo la inspección, fue la tarea más ardua. Realizamos múltiples tandas de diseño y pruebas antes de lograr una solución viable», explicaJan Seton, coordinador de proyecto. El método cizallográfico utilizado puede detectar defectos bajo la superficie (tales como fisuras, delaminación, desmantelamiento y daños por impacto) midiendo la deformación (en forma de patrón marginal) del objeto observado en condiciones de estrés (estrés mecánico o térmico mediante una pistola de calor). Si no presenta ningún defecto, la deformación suele ser uniforme o suave, de forma que el patrón marginal parece regular, mientras que, cuando existe un defecto bajo la superficie, la deformación mostrará concentración de estrés en el lugar del defecto, lo cual se indica mediante un patrón marginal irregular. Las principales ventajas de la cizallografía son la superficie relativamente amplia que puede abarcar en una única inspección y que solo detecta los defectos que afectan a la integridad estructural, de forma que se evitan falsas alarmas provocadas por arañazos estéticos, etc. Mayor seguridad y eficacia Además de contribuir a los objetivos climáticos y de energía renovable de la UE, WInspector también refuerza el modelo de negocio del sector de la energía eólica, ya que cuenta con el potencial necesario como para reducir los costes totales (debidos a las reparaciones tardías y las paradas de producción) de un parque eólico. A principios de este año, el equipo llevó a cabo dos pruebas de campo en el parque eólico del CRES (siglas en ingles de Centro de Fuentes de Energía Renovables) en Lavrion, Grecia. En ellas se lograron producir patrones marginales cizallográficos tras procesar las imágenes láser moteadas grabadas utilizando un interferómetro de imágenes de cizallografía que está integrado en la cámara digital. «Nuestras pruebas de campo lograron el resultado esperado y, por lo que sabemos, son las primeras del mundo en obtener patrones marginales de cizallografía de una inspección "in situ" de una torre de turbina eólica, lo cual demuestra que nuestro sistema y estrategia funcionan», declara Seton. Actualmente, el equipo está perfeccionando la tecnología, concentrándose especialmente en incrementar la velocidad de inspección y la optimización de los algoritmos de procesamiento de imágenes. Prevén que la técnica estará disponible para el mercado dentro de tres a cinco años.
Palabras clave
WInspector, renovables, viento, turbina eólica, álabe, inspección, robot, cizallografía, patrones marginales, ensayos no destructivos, algoritmos
