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.
Drone modular para cartografía, inspección, rescate, prospección
Precisión centimétrica en tiempo real
Preparado para trabajar en condiciones extremas
Detección de obstáculos omnidireccional
38 minutos de tiempo de vuelo máx.
IP43 Protección Ingress
Sistemas de vuelo inteligentes
2 kg de carga útil
Alcanza hasta 82.8 km/h
Rango máx. 8 km
Manejo y...
Zoom óptico x 23. Zoom máximo 200x (digital).
Sensor CMOS 1/1.7 y 20 MP.
Cámara gran angular 24mm (DFOV:82,9º) de 12 MP.
Telémetro láser con alcance máximo de 1.200 m.
Cámara térmica radiométrica de 640 × 512 px.
Video 4K/ 30 fps.
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