Escucha de fallos y defectos en los trenes de transmisión de aerogeneradores
El tren de transmisión es el alma de una turbina eólica y consiste en la caja de engranajes y el generador, componentes necesarios para convertir la rotación de los álabes (par) en electricidad. La vibración es normal en la mayoría de las máquinas rotativas, pero su exceso puede dañar los componentes y, por lo general, es un indicador precoz de averías. El proyecto CMDrive(se abrirá en una nueva ventana), financiado con fondos europeos, desarrolló un sistema innovador de vigilancia del estado de las turbinas eólicas capaz de reducir drásticamente la cantidad de tiempo de inactividad que se emplea en tareas de mantenimiento preventivo. «ACMWind es el primer sistema comercial no intrusivo de control del estado que se vale de un sensor acústico para detectar con antelación fallos en los componentes de la transmisión del aerogenerador», explica Natalia Fernandes, la coordinadora del proyecto. El sistema compacto y fiable advierte a los operadores de aerogeneradores de posibles averías antes de que se agraven y desactiven la máquina durante demasiado tiempo.
Sistema basado en sonidos
ACMWind cuenta con un micrófono que registra y graba patrones de ruido generados por la maquinaria. Este sensor acústico detecta el sonido que se irradia por los diferentes componentes de la transmisión, incluidos el cojinete principal, la caja de engranajes y el generador. Las vibraciones de todos los componentes giratorios dentro de la góndola se detectan a través del sonido generado en el entorno. Una herramienta de procesamiento de señales distingue los ruidos que se originan en el componente defectuoso de la maquinaria. Este «software» reconoce automáticamente la firma del estado estructural de cada componente vigilado en función de la frecuencia y la dependencia temporal de las respuestas acústicas. Los operadores también pueden hacer uso del historial cuantitativo de la integridad estructural de los componentes de la máquina para estimar el tiempo que puede pasar hasta que se averíe el componente. Las pruebas sobre el terreno llevadas a cabo en dos países mostraron la capacidad de ACMWind para identificar con éxito varios tipos de avería en el espectro de frecuencia. En concreto, detectó las firmas de frecuencia de vibración de cuatro acelerómetros instalados en el cojinete principal, los engranajes y el generador de la turbina eólica con un solo micrófono instalado en la góndola.
Bajo coste, no intrusivo, fácil de instalar
Los propietarios de parques eólicos invierten cada vez más en tecnologías que eviten averías en lugar de mantener la producción hasta que se generen desperfectos. Las opciones típicas de detección de averías en los mecanismos de los aerogeneradores son el análisis de vibraciones, las emisiones acústicas o los sistemas de análisis de los residuos en el aceite lubricante. Fernandes añade: «Los sistemas de vigilancia del estado que se comercializan hoy en día son intrusivos y, por lo tanto, entrañan dificultades durante el proceso de instalación. Este tipo de actividad afecta también a la garantía original de los componentes de la transmisión». Los sistemas de vigilancia del estado se suelen calibrar a partir de la maquinaria del fabricante, por lo que no se adaptan a los requisitos específicos de los aerogeneradores de cada operador. Es más, a menudo generan falsas alarmas o advierten a los operadores de los fallos cuando el componente está a punto de averiarse de modo catastrófico. «ACMWind es una innovación disruptiva que tiene como objetivo revolucionar la forma en que se evalúa el estado de las turbinas eólicas, pasando de un proceso intrusivo a un proceso sin contacto», señala Fernandes. El coste del sistema es muy inferior al de los sistemas comerciales, ya que el micrófono es muy económico en comparación con los acelerómetros que normalmente se utilizan. El sistema nuevo cumple con los estándares establecidos por la Agencia Europea para la Seguridad y la Salud en el Trabajo(se abrirá en una nueva ventana) definidos para garantizar una operación y mantenimiento más seguros y aumentar la probabilidad de detección de averías en turbinas eólicas. Su instalación es además bastante sencilla y directa, pues no precisa tantos componentes.
