Turbina eólica: cómo aumentar la fiabilidad de este activo

Turbina eólica: conoce los principales componentes y cómo monitorear este activo

Según el Operador Nacional del Sistema Eléctrico (ONS), la energía eólica representa el 10,9% de la matriz eléctrica brasileña y se espera que alcance el 13,6% en 2025. Este crecimiento está ligado a la búsqueda de un aumento de la producción de energía limpia para honrar el compromiso asumido en la Cumbre del Clima de anticipar la neutralidad climática de 2060 a 2050. 

Aunque es una energía limpia y su uso está en expansión, es indispensable buscar maximizar la productividad. Para ello, la industria energética debe encontrar formas de garantizar la fiabilidad, disponibilidad y mantenibilidad de los activos. 

Una turbina eólica es un equipo que aprovecha la energía cinética del viento para generar electricidad. Conoce los principales componentes de este activo y las acciones para aumentar la disponibilidad del equipo al identificar las principales fallas asociadas, como el sobrecalentamiento, los efectos eléctricos, dinámicos y mecánicos.

Componentes de la turbina eólica 

Componente	Posibles fallas	Método de identificación
Aspas: encargadas de captar la energía cinética del viento y transferirla al rotor.	Desbalance	Monitoreo de vibración y temperatura
Rotor: transfiere el movimiento de las aspas al eje central, que puede ser horizontal o vertical.	Desbalance Frenado Problemas de lubricación Defectos en el rodamiento Problemas mecánicos
Caja de cambios: aumenta la velocidad procedente del rotor hasta 120 veces, hasta una velocidad a la que puede funcionar el generador.	Holguras Problemas de lubricación Defectos de los engranajes
Generador: se encarga de convertir la energía mecánica de rotación del eje en energía eléctrica.	Sobrecalentamiento Mal contacto Problemas de lubricación Defectos del rodamiento	Monitoreo de corriente y tensión Monitoreo de vibración y temperatura
Rodamiento principal: soporta el eje giratorio de baja velocidad y reduce la fricción entre las piezas móviles.	Holguras Problemas de lubricación Defectos del rodamiento	Monitoreo de vibración y temperatura
Góndola: alberga todo el mecanismo del generador, como: caja multiplicadora, frenos, embrague, cojinetes, control electrónico, sistema hidráulico, etc.	Daño en las juntas Desgastes	Inspección sensitiva
Torre: soporta el resto del equipo.	Corrosión Desgastes

Cómo aumentar la fiabilidad de las turbinas eólicas

Una de las principales formas de aumentar la fiabilidad de las turbinas eólicas es mediante una gestión eficiente de estos activos, que incluye una planificación del mantenimiento y herramientas para el monitoreo de los posibles indicadores de fallas.

La planificación del mantenimiento debe indicar el riesgo de mal funcionamiento de la máquina, evitando una parada no planificada. Existen varias magnitudes que pueden medirse para evaluar el funcionamiento, pero las que proporcionan mayor asertividad para un gran número de activos son: vibración, temperatura, corriente y tensión.

Análisis de vibración y temperatura

El análisis de vibración es una de las técnicas de mantenimiento predictivo que utiliza la medición de vibración para monitorear la salud de las máquinas. 

Para medir de forma continua la vibración y la temperatura se utilizan sensores instalados en la máquina. Con la recolección de estos datos, es posible comprobar anomalías que no son visibles en un primer análisis. Y, al mismo tiempo, sin interrumpir el uso de la máquina. Cada componente tiene una firma de vibración característica que, cuando se desvía del patrón, indica un modo de falla.

Del mismo modo, el monitoreo de la temperatura permite realizar el seguimiento de variaciones que podrían indicar un sobrecalentamiento como consecuencia del surgimiento de un defecto.

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Análisis de corriente y tensión

Los datos de corriente y tensión ayudan a identificar posibles fallas, además de indicar un empeoramiento del estado de funcionamiento. Esta información permite identificar problemas relacionados con tensiones de alimentación, problemas de aislamiento o conexión, variación de la carga, entre otros.

Para adquirir esta información, se pueden utilizar placas o sensores acoplados al equipo eléctrico, que mantienen una recolección continua de datos. Este tipo de monitoreo permite localizar fallas incipientes en partes concretas del accionamiento del motor eléctrico. También ofrece una indicación clara de la rapidez con que evolucionan las anomalías con el paso del tiempo.

He aquí algunos ejemplos: Motores eléctricos: 5 casos de análisis de estado (dynamox.net) 

Análisis sensitivo

La inspección sensitiva es una técnica en la que el analista utiliza los sentidos humanos para evaluar el equipo. Sin embargo, también existe la inspección sensitiva instrumentada, que consiste en utilizar dispositivos e instrumentos para analizar señales que normalmente no pueden ser percibidas por los sentidos humanos.

Esta es utilizada para detectar problemas como el óxido, las fugas de aceite, la presencia de olores anómalos, el espesor de las chapas, los tornillos desgastados, etc. La inspección sensitiva suele ser uno de los primeros pasos en la implementación de un plan de mantenimiento que incluya estrategias predictivas además de las correctivas y preventivas.

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Gestión estratégica del mantenimiento de turbinas

Para que el mantenimiento sea estratégico, es necesario disponer de datos organizados que respalden la toma de decisiones. En otras palabras, utilizar técnicas predictivas para evitar la sustitución innecesaria de componentes y eliminar las paradas no planificadas.

La adquisición de datos mediante sensores es una de las mejores formas de obtener información precisa. Estos análisis ayudan a los gestores a saber cuándo tienen que intervenir o incluso cuándo hay que sustituir un componente. La información continua permite una planificación asertiva, ayudando a garantizar la disponibilidad y fiabilidad del parque eólico en su conjunto.