eólica

0
Las palas son el elemento más crítico y sensible del funcionamiento de los aerogeneradores: soportan a lo largo de su longitud las cargas estáticas y dinámicas derivadas de la fuerza de sustentación necesaria para la creación del par mecánico, del peso y de la de resistencia intrínseca al perfil aerodinámico que las configuran. Además de estos factores, están las exigentes solicitaciones ambientales en las que tienen que trabajar: radiación, temperatura, rayos, humedad, suciedad, hongos…
Largas palas: ¿cortos costes?
Aerogenerador Vestas 112

Todo ello plantea unos retos en la fabricación de las palas para soportar las mencionadas cargas, especialmente determinadas por el DEL (Damage Equivalente Load) producido por la fatiga, la necesaria rigidez para mantener la separación de la pala de la torre y todo ello sin subir excesivamente el peso. Estos factores determinarán la materia prima estructural, sea fibra de vidrio o carbono, el relleno, la torsión e incluso el sistema de pararrayos.

Aunque estos factores siempre han sido importantes, adquieren un valor crítico en el caso de las palas que se están instalando en las nuevas máquinas, de entre 60 y 70 m, prácticamente iguales al diámetro de hace solo 6 años, lo que va a plantear no pocos retos desde el punto de vista de su mantenimiento, sin contar con la necesidad de unidades de elevación de mayor altura y tonelaje.

Las largas y pesadas palas no podrían instalarse si no fuera por la versatilidad del control de los aerogeneradores modernos. En este sentido, es importante entender esta lógica de control basada en optimizar paso de las palas y velocidad de giro del rotor para la velocidad de viento incidente, fijándose diferentes zonas en función del mismo, desde la velocidad de arranque hasta la de velocidad constante máxima para posteriormente cambiar a la de potencia nominal fija, con el objetivo de limitar el ruido del rotor y los esfuerzos, tanto en la propia pala como en la transmisión mecánica. El hecho de que el paso de las palas pueda modificarse individualmente en el giro de la misma, supone unos menores esfuerzos por cargas aerodinámicas y peso (a tracción y compresión) en función de su posición en el giro.

Una de las primeras consecuencias de instalar estas grandes palas y en paralelo, torres por encima de 100 metros, va a suponer el impulso de soluciones de diagnóstico y evaluación, más sencillas a las plataformas elevadoras como el mantenimiento/diagnóstico con cuerdas, drones o robots trepadores como el TSR. Después de todo, el que la pala sea más larga incrementa el riesgo de fallo a lo largo de su cuerda y su longitud. Algunos fabricantes, proponen también la sensorización de las palas con fibra óptica dentro del esquema del mantenimiento predictivo del Condition Monitoring que permita evaluar la situación de la pala en tiempo real, de forma similar a otros componentes de la máquina como la multiplicadora.

 

Largas palas. Tabla 1


Otro tema que también es interesante analizar es la posible incidencia en las cargas de la pala por la necesaria variación de potencia (a subir o bajar) para la regulación de frecuencia al sustituir de forma progresiva a las centrales de generación convencionales. Hasta la fecha, la participación en estos servicios ha sido menor de la que esperábamos inicialmente y, excepto en algunos casos puntuales, basada en el arbitraje de precio sobre el coste de los desvíos. La situación cambiará si las renovables son mayoritarias en la generación eléctrica y tendrá que haber una mayor participación física de los parques eólicos en suministrar estos servicios.

De acuerdo con el ejercicio de simulación que hemos realizado dentro del proyecto Sibila, coordinado por Isotrol con el apoyo del CDTI, se muestra que en las cargas es muy determinante la velocidad de respuesta pues la inercia del rotor muestra un comportamiento idóneo para la regulación rápida como es la FRRa (antigua regulación secundaria) a bajar y a subir con pérdida de recurso, pero puede tener incidencia en el DEL en el encastre de la pala con el buje. Los resultados se han obtenido a través de un modelo aerolástico propio para el aerogenerador G-83.

Largas palas. Figura 1


Un tema importante a evaluar es la pérdida de ingresos provocada por las palas que se está convirtiendo en uno de los principales problemas de los aerogeneradores modernos y el único que no ha disminuido con el tiempo. Y eso que en el año 2013 todavía estábamos en un escenario de aerogeneradores con diámetros inferiores a los 100 m. Ya se sabe que en la gestión de riesgos de una empresa, parte de los mismos se transfieren a las aseguradoras y lo que se vislumbra en la situación actual de grandes aerogeneradores, es un aumento de las franquicias, con el objetivo de mantener las mismas primas, pues las coberturas podrían aumentar por los mayores pérdidas de ingresos y el incremento del coste de reposición.

 

Largas palas. Figura 2

 

Los mayores rotores van a exigir, por lo tanto, un mayor mantenimiento con chequeos y revisiones inferiores a un año, dado el elevado coste del mantenimiento correctivo. Hay que tener en cuenta, además, que el cambio individual de las palas permite trabajar en el buje a velocidades más alta del viento, lo que mejorará el MTBF (Mean Time Between Failure) y el MTTRS (Mean Time to Return to Service), métricas clásicas en el sector que determinan la disponibilidad del parque y el cumplimiento de los objetivos de producción.

La reparación de las palas se ha hecho siempre de forma estacional para aprovechar los periodos de menor viento y producción en verano, por razones de seguridad y económicas. Sin embargo, la entrada de las renovables y sobre todo la fotovoltaica, puede producir un cambio en la estructura de los precios del mercado que puede modificar la estrategia de mantenimiento a seguir., pudiéndose orientarse algunas tareas de mantenimiento a periodos de elevada irradiación solar y buenas condiciones de visibilidad para realizar los trabajos, independientemente de la estación en la que se realicen.

Por último, uno de los elementos claves de las palas ha sido siempre la dificultad de controlar la calidad de las mismas, pues el proceso de fabricación es en gran medida manual, situación que se complica con su incremento de tamaño y también, porque no reconocerlo. Por la premura marcada por las ultimas subastas que ha hecho incluso que un importante fabricantes las haya importado de China.

En conclusión, los nuevos rotores y tamaño de los aerogeneradores van a modificar algunas de las tareas de mantenimiento realizadas hasta la fecha, así como las relaciones de los propietarios de los parques con los suministradores de los aerogeneradores, las empresas del mantenimiento y las de seguros, pero en ningún caso puede asegurarse que los costes a futuro vayan a disminuir.

 Este artículo es obra de Alberto Ceña, secretario general de la Asociación de Empresas de Mantenimiento de Energías Renovables (Aemer).

Añadir un comentario