Los gestores de activos, los operadores y los responsables de las turbinas eólicas tienen dos objetivos clave: 1) optimizar la disponibilidad de las turbinas eólicas, y 2) aplicar la estrategia de mantenimiento más rentable posible. En este artículo, explicamos cómo la monitorización de vibraciones contribuye a optimizar la disponibilidad y la eficiencia del mantenimiento de las turbinas eólicas.
La monitorización de vibraciones proporciona información sobre el tren de transmisión de los aerogeneradores
Todas las máquinas rotativas industriales están sujetas a vibraciones, pero cuando estas aumentan en uno o más puntos de la máquina, es importante determinar la causa. No deben subestimarse las consecuencias de unas vibraciones excesivas, ya que pueden tener repercusiones catastróficas para las personas, el medio ambiente y la propia máquina.
En el caso de los aerogeneradores, resulta, por tanto, importante supervisar las vibraciones de todos los componentes de la cadena de transmisión (eje de baja velocidad, eje de alta velocidad, caja de engranajes y generador), ya que la detección precoz del aumento de las vibraciones y la determinación de su causa reducen significativamente la probabilidad de que se produzcan incidentes, de incurrir en costes elevados inesperados y de acortar la vida útil.
Sensores de vibración en el tren de transmisión
Todo el tren de transmisión está equipado con sensores de vibración que miden continuamente las vibraciones de todos los componentes y las envían a un sistema de adquisición de datos. A continuación, los datos se procesan y almacenan, y son analizados periódicamente por especialistas en vibraciones mediante software de análisis avanzado. Al analizar periódicamente los aerogeneradores, se establece una tendencia, lo que permite al especialista en vibraciones obtener información sobre el estado del tren de transmisión a través del análisis de tendencias.
Optimización de la disponibilidad operativa de los aerogeneradores
Veamos primero el primer objetivo: 1) optimizar la disponibilidad de los aerogeneradores. La disponibilidad operativa óptima se consigue minimizando la probabilidad de paradas inesperadas, maximizando la vida útil y optimizando el rendimiento.
Minimizar los tiempos de inactividad inesperados; maximizar el rendimiento
Sin un buen conocimiento periódico del comportamiento vibratorio de los componentes rotativos y, por tanto, del estado de la máquina, la probabilidad de que se produzcan paradas inesperadas es elevada. Por ejemplo, si se produce un daño en un rodamiento y no se detecta a tiempo debido a la falta de información sobre su estado, será necesario poner en marcha toda una operación a corto plazo para sustituir dicho rodamiento. Con la monitorización y el análisis periódicos de las vibraciones, un rodamiento defectuoso de este tipo puede detectarse antes y preverse mejor, lo que reduce significativamente los costes de reparación.
Además, el análisis de tendencias mencionado anteriormente contribuye a optimizar el rendimiento. El análisis de tendencias puede determinar si un rodamiento con daños incipientes puede seguir funcionando de forma rentable durante la temporada con mayor potencial eólico (desde otoño hasta primavera), o si puede ser necesario limitar temporalmente la velocidad máxima del aerogenerador en cuestión hasta el verano, cuando suele haber menos viento.
Prolongación de la vida útil mediante mediciones de vibraciones
Al obtener información temprana sobre el aumento de los niveles de vibración en el tren de transmisión, la monitorización de vibraciones puede ayudar a identificar factores que podrían afectar a la vida útil del aerogenerador. Esto permite a los propietarios y operadores tomar medidas para prolongar la vida útil de los aerogeneradores y mejorar la disponibilidad general.
Optimización del rendimiento
Los sistemas de monitorización de vibraciones también pueden utilizarse para optimizar el rendimiento de los aerogeneradores. Mediante el análisis de los datos, los ingenieros pueden ajustar el funcionamiento de los aerogeneradores para maximizar la producción de energía sin comprometer la seguridad. Esto contribuye a una mayor disponibilidad al mejorar el rendimiento de los aerogeneradores.
Optimización de la eficiencia en el mantenimiento de aerogeneradores
Y ahora veamos el segundo objetivo: 2) ejecutar la estrategia de mantenimiento más rentable posible. Una estrategia de mantenimiento eficiente se consigue haciendo que el mantenimiento sea planificable o siguiendo una estrategia de mantenimiento predictivo.
Por múltiples razones relacionadas con los costes, hacer que el mantenimiento de los aerogeneradores sea planificable es esencial para un mantenimiento eficiente. Se hace especial hincapié en mantener los trabajos en el tren de transmisión en la parte superior de la torre, ya que los costes aumentan significativamente cuando dichos trabajos deben realizarse en la parte inferior de la torre. Lamentablemente, a veces es inevitable que los trabajos en el tren de transmisión deban realizarse en la parte inferior de la torre. En ese caso, conocer con antelación el estado de la máquina es esencial para poder planificar el mantenimiento, dada la complejidad del proceso logístico. El proceso comienza con la obtención de los permisos adecuados, lo que lleva al menos 12 semanas; a continuación, hay que programar la intervención de uno de los pocos equipos especializados disponibles; reservar una grúa especial, que también es escasa y se transporta en unos 40 camiones; programar las herramientas adecuadas para mantener el resto del tren de transmisión en su sitio, que también son escasas; y, por último, obtener la pieza de recambio adecuada.
Además, puede haber costes adicionales a tener en cuenta, como los costes de compensación en situaciones en las que los agricultores de la zona tengan que sacrificar parte de su cosecha para permitir el acceso a los aerogeneradores. También puede ser necesario tender puentes sobre zanjas, y hay que tener en cuenta las influencias estacionales y meteorológicas que dificultan la construcción con grúas debido a las altas velocidades del viento o a los terrenos embarrados.
Todo ello significa que, cuando el mantenimiento puede planificarse mediante la monitorización de vibraciones y el análisis periódico de las mismas (además de otras técnicas), este puede llevarse a cabo de forma más eficiente.
