Las inspecciones de aerogeneradores con drones mejoran la eficiencia y la fiabilidad de los parques eólicos griegos

17 Mar 2021, 12:27
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Las inspecciones de aerogeneradores con drones mejoran la eficiencia y la fiabilidad de los parques eólicos griegos

Conozca cómo los drones de inspección de aerogeneradores pueden optimizar las operaciones de los parques eólicos y revelar increíbles ganancias

A pesar de los retrasos relacionados con la COVID-19 y las interrupciones temporales de la construcción, las energías renovables están en camino de superar al carbón para convertirse en la mayor fuente de generación de electricidad del mundo en 2025. Dado que se espera que la energía eólica contribuya con casi el 30% de todas las adiciones de capacidad renovable hasta 2025, es imperativo que los propietarios de los parques eólicos mantengan las turbinas funcionando al máximo de su capacidad y prolonguen la vida útil viable de sus activos de tres palas para maximizar el retorno de la inversión.

Por qué es necesaria la inspección de los aerogeneradores

El granizo, la nieve, los rayos, la lluvia, la sal y el polvo son sólo algunas de las cosas que los componentes de las turbinas eólicas se ven obligados a soportar a diario. Además de este estrés ambiental, una pala de turbina también puede resultar dañada debido a factores como el pandeo por cargas extremas o defectos de fabricación que conducen a la desconexión. Algunos de los defectos comunes por pieza que suelen descubrirse durante las inspecciones de los aerogeneradores son

Torre: Grietas, daños, desprendimiento de pintura, corrosión
Pala: Grietas, daños, desprendimiento de pintura, deformación, huellas de rayos, entrada de agua
Góndola: Huellas de rayos, grietas, daños, corrosión, grietas de aceite, desprendimiento de pintura
Hub: Asimetría, conexión suelta, daños

Las investigaciones han demostrado que, en ausencia de mantenimiento preventivo, cada fallo de una turbina puede costar a los propietarios de los activos hasta 30.000 dólares al año en reparaciones y repuestos. La erosión de los ingresos por los días de producción perdidos es adicional, tanto en el caso de los largos plazos de entrega de los componentes de capital como en el de las paradas planificadas, como las inspecciones manuales o en tierra.

Desafíos de los métodos tradicionales de inspección de aerogeneradores

Normalmente, los gestores de activos han utilizado dos métodos principales para la inspección de los componentes de los aerogeneradores:

Acceso por cuerda o plataforma: El método más utilizado tanto para la inspección como para los trabajos de reparación

Inspección desde el suelo: Una técnica en la que un fotógrafo utiliza un teleobjetivo para capturar las imágenes de las palas

Ambos métodos tienen sus propias ventajas y limitaciones. He aquí una rápida comparación:

Acceso por cuerda o plataforma

Ventajas

Desventajas

Permite ver de cerca los daños

Normalmente, se necesitan más de 3 personas en la obra, lo que supone un elevado coste de mano de obra

Un examen más profundo permite evaluar mejor la gravedad y el alcance de los daños

Este método requiere mucho tiempo; los técnicos normalmente sólo pueden inspeccionar 1 ó 2 turbinas al día

Posibilidad de realizar pequeñas reparaciones mientras se inspecciona

Como los técnicos trabajan en altura, tanto el factor de riesgo como los costes de los seguros son elevados

Inspección sobre el terreno

Ventajas

Desventajas

Más seguro que el método de acceso con cuerda, ya que el fotógrafo permanece en el suelo

La calidad de los datos es pobre en las zonas de sombra y en las partes de las palas que se mueven rápidamente (como la punta)

El aerogenerador no necesita pararse en condiciones de poco viento

Dado que se necesitan diferentes configuraciones de cámara para capturar cada lado de la hoja, este método consume bastante tiempo

Sólo se necesita una persona para completar la inspección

Imposibilidad de medir y localizar los daños debido al diferente ángulo de captación de las imágenes

Drones para la inspección de turbinas eólicas: un cambio de juego

Para superar los retos clave de la baja eficiencia, los altos costes y la calidad inadecuada de los datos de inspección, muchos operadores de parques eólicos de todo el mundo han comenzado a utilizar drones para las inspecciones de las turbinas eólicas.

En la ciudad griega de Trípoli, la empresa "I.D.S. - Industrial Drone Services", un proveedor de servicios de drones fundado en 2017 en Atenas, Grecia, se asoció con su cliente Eunice Energy Group (EEG), uno de los pioneros en el campo de las energías renovables en Grecia, para aprovechar las plataformas de drones de DJI para inspeccionar un parque eólico con una capacidad total de 34,5 MW.

Dado que los inviernos ofrecen menos de 10 horas de luz de media, el uso de métodos de inspección tradicionales habría sido extremadamente lento y, por tanto, caro. Pero como los drones RTK de DJI, resistentes al viento, solo tardan unos 45 minutos en inspeccionar completamente una turbina, todo el parque de 15 turbinas se inspeccionó en tres días. IDS ha desarrollado métodos de inspección tanto manuales como automatizados y es uno de los mejores actores del sector.

Veamos en profundidad cómo funcionó la solución...

Uso de drones para la inspección de torres de aerogeneradores

La torre tiene tres componentes principales: los cimientos, las bridas (la conexión entre las partes de potencia) y la conexión superior con la góndola. El dron vuela alrededor de la torre capturando datos desde los cuatro lados.

Los principales problemas que se suelen detectar en esta inspección son la corrosión, los hongos y las fugas de aceite. A veces, también pueden observarse grietas en la superficie alrededor de la torre, cerca de los cimientos.

Uso de drones para la inspección de góndolas y bujes de aerogeneradores

La góndola tiene múltiples áreas que deben ser inspeccionadas a fondo. Un inspector suele buscar cualquier daño en los pernos, grietas en la superficie, fugas de aceite, daños en el mástil y el equipo meteorológico, y piezas y cubiertas que falten o estén desgastadas. La góndola debe inspeccionarse desde todos los lados.

Uso de drones para la inspección de palas de aerogeneradores

Las inspecciones de las cuchillas pueden realizarse de tres maneras:

Posición de las cuchillas a las 12 horas: En esta técnica, cada pala se coloca manualmente mirando hacia arriba. El dron vuela manual o automáticamente a lo largo de sus cuatro lados cubriendo completamente la superficie de la pala y manteniendo la cámara en un ángulo de 0 grados orientada verticalmente hacia la superficie.
Posición de las palas a las 6 horas: Cada pala se posiciona manualmente mirando hacia abajo. El dron vuela manual o automáticamente a lo largo de sus tres lados, manteniendo la cámara en un paso de 0 grados orientada verticalmente hacia la superficie.
Posición fija: El aerogenerador se detiene manualmente en una posición específica o aleatoria. El dron, utilizando un modo de vuelo de misión automatizado, vuela alrededor de los cuatro lados de la pala capturando datos a lo largo de la superficie.

Comparación entre la inspección de aerogeneradores con drones a las 12 horas, a las 6 horas y en posición fija

Posición de las 12 horas

Posición de las 6 en punto

Ángulo fijo

Inspección de aerogeneradores con drones

Ventajas

Fondo claro

Las imágenes del borde de fuga se pueden capturar fácilmente

Fácil de volar sin maniobras complicadas a lo largo de la pala

Sin obstáculos alrededor de la pala

El vuelo puede realizarse tanto manualmente como con una misión automatizada

Facilidad de acceso

El dron se opera a la mínima altitud posible

Más rápido, comparado con el método de las 12 horas

Consumo eficiente de energía

Mejor contacto visual con el dron

No hay maniobras complicadas a lo largo de la hoja

Son posibles tanto las misiones manuales como las automatizadas

Eficiencia energética, ya que normalmente un juego de baterías es suficiente para una turbina

Muy eficiente en cuanto a tiempo, ya que no es necesario girar las palas durante el proceso de inspección

Ideal para condiciones sin viento

Desventajas

Consume mucho tiempo, ya que cada pala debe ser movida y detenida en esta posición específica

El dron debe alcanzar la altura máxima del aerogenerador, lo que no es precisamente eficaz desde el punto de vista energético

Se dificulta el contacto visual con el dron debido a la gran altura

Se necesita mucho tiempo, ya que hay que mover y detener cada pala en esta posición específica

Como la torre está justo detrás del borde de salida, actúa como una obstrucción y el borde de salida sólo puede inspeccionarse parcialmente desde un ángulo diagonal

Requiere un plan de vuelo automatizado específico, ya que la operación manual podría resultar bastante difícil

El paso del cardán debe ajustarse directamente en la vertical de la pala

Es necesario inspeccionar varios lados de las palas con el cardán hacia arriba

La misión debe planificarse con mucho cuidado para evitar los obstáculos

Soluciones DJI para la inspección de aerogeneradores

Matrice 210 RTK V2

El módulo RTK del M210 V2 mejora la estabilidad del vuelo y permite al dron volar con seguridad cerca de objetos metálicos, como el poste de una turbina. La aeronave, resistente al viento, tiene una protección IP43 que permite una mayor adaptabilidad a las condiciones ambientales adversas. Y en el caso de la inspección automatizada, el M210 RTK V2 ofrece facilidad para cargar y ejecutar misiones de vuelo preprogramadas.

Se pueden montar varias cargas útiles en el dron según las necesidades. La cámara zoom DJI Zenmuse Z30, en una configuración de doble carga útil, permite al operador tomar vistas de cerca fácilmente. Con la X5S y la X7, junto con el telelente, se pueden tomar imágenes RAW de alta definición que permiten un posterior post-procesamiento. Con la cámara térmica XT2, se puede capturar el perfil térmico de la hoja para buscar posibles signos de deslaminación o entrada de agua.

Matrice 210 RTK V2

Con 55 minutos de vuelo y una resistencia al viento de 15 m/s, la solución M300 RTK con carga útil híbrida H20T puede inspeccionar las tres palas de una turbina por completo sin que el operador tenga que cambiar las baterías. La plataforma cuenta con un sistema de evitación de obstáculos de 360 grados y protección IP45, lo que significa que también puede utilizarse para comprobaciones puntuales durante las inclemencias del tiempo. Y aunque la cámara de zoom de alta definición del H20T y la cámara térmica de alta resolución prometen los resultados más detallados, el telémetro láser del M300 RTK puede aprovecharse para realizar más cálculos.

Optimizar las operaciones de los parques eólicos con drones

Es seguro decir que una visión precisa y cercana de los posibles defectos y los datos de calidad que se pueden utilizar para crear informes de inspección detallados, hasta el nivel milimétrico, pueden ayudar a los administradores de parques eólicos a reducir las pérdidas de eficiencia y los costes de reparación por igual. Los drones resistentes al viento de DJI pueden desplegarse en el aire en cuestión de minutos para recopilar datos visuales y térmicos en un tiempo espectacularmente corto, mientras los técnicos permanecen en tierra, de forma segura. Con inspecciones preventivas repetidas y constantes con drones, se puede maximizar la producción de energía y suministrar energía limpia a la humanidad de forma más fiable.