Choose another country to see content specific to your location

//Select a site

Inspección de seguridad para la continuidad

Cómo garantizar la calidad de los aerogeneradores

Inspección de seguridad para la continuidad

"La mayor parte de los aerogeneradores aún pueden seguirse utilizando tras expirar su período de vida útil. Por un lado, las condiciones de viento del lugar de emplazamiento muchas veces son menos exigentes de lo calculado en el diseño"

Florian Weber y Christian Schumacher 
Certificación de Aerogeneradores. TÜV SÜD Industrie Service GmbH.

Miércoles, 19 Diciembre, 2018


Cuando termina la vida útil prevista de los aerogeneradores, los operadores de parques eólicos deben decidir entre el desmantelamiento del aerogenerador, su renovación o su continuidad. La evaluación e inspección sobre la continuidad de aerogeneradores (EIC) revela si el equipo sigue siendo apto para el funcionamiento. TÜV SÜD explica qué y cómo examinan los inspectores en la EIC y por qué es necesario el análisis.

Tras expirar el período de vida útil inicialmente prevista de un aerogenerador aumenta la probabilidad de graves daños por el desgaste del material. Pero esto no significa necesariamente que el equipo deba ser desactivado y desmantelado. En realidad, tras la vida útil estimada por el fabricante (normalmente, 20 años), muchos aerogeneradores aún se pueden seguir utilizando durante un cierto tiempo.

La Asociación Nacional Alemana de la Energía Eólica (Bundesverband Windenergie - BWE), en el grupo de trabajo sobre continuidad, ha elaborado los principios de la EIC en colaboración con fabricantes, operadores, inspectores, autoridades y juristas[1]. El grupo de trabajo se constituyó para establecer, en aras del aprovechamiento de la energía eólica a largo plazo, los requisitos técnicos de la continuidad segura y rentable de los aerogeneradores. El factor esencial es la estabilidad de la instalación. En concreto, se han de comprobar los elementos que soportan cargas, desde las palas hasta la cimentación, aparte de los dispositivos de seguridad, el centro de control y el sistema de frenado.

En la EIC debe determinarse el grado de intensidad con el que ha sido utilizado un equipo en el período de funcionamiento ya transcurrido. Para ello se recurre a simulaciones informáticas que tienen en cuenta tanto las condiciones de diseño conforme a la prueba de tipo como las condiciones reales comprobadas sobre el terreno. Asimismo, se realiza una inspección física del estado del equipo. Los informes resultantes permiten discernir en qué condiciones (p. ej., reparaciones, recambios preventivos de pernos, etc.) puede seguir funcionando. De este modo es posible valorar también con claridad los costes de una eventual continuidad del equipo. El análisis resulta provechoso incluso cuando sólo es posible continuar el funcionamiento sin medidas adicionales durante un breve período de tiempo. Por último, el operador recibe un informe detallado del estado de sus instalaciones donde se exponen con transparencia las oportunidades y los riesgos de la continuidad, lo que constituye una importante base a la hora de tomar una decisión.

Una información y documentación completa es de gran utilidad

La EIC se divide en dos partes. En la parte práctica se comprueba hasta qué punto el estado técnico del equipo en su conjunto permite mantenerlo en funcionamiento. Para ello, un técnico inspecciona el equipo sobre el terreno. En la parte analítica se calcula, sobre la base de la documentación técnica del aerogenerador y de los datos de viento, clima y funcionamiento, la duración de su posible continuidad.

Los propios operadores son responsables de encargar la inspección a tiempo y disponer las condiciones necesarias, ya que los técnicos necesitan la correspondiente información y documentación para su análisis. Además de la autorización del equipo y los documentos de su construcción y puesta en servicio, son necesarios también todos los datos de funcionamiento y rentabilidad, los informes de mantenimiento, reparación e inspecciones y los esquemas de cableado e hidráulico. Además, se ha de disponer de un informe que documente el estado actual de las palas y haya sido redactado en los últimos doce meses.

La experiencia demuestra que con frecuencia falta documentación técnica, sobre todo de la fase de construcción y puesta en servicio. En esos casos, muchas veces los datos, información y documentos solo pueden conseguirse recurriendo al fabricante de los aerogeneradores. Lo normal es que de esta manera sea posible recuperar los planos de construcción, documentos y certificados. Si un fabricante ha dejado de existir, las «lagunas» resultantes pueden subsanarse con la dilatada experiencia de los inspectores y mediante analogías con otros equipos.

Para la EIC también son importantes las condiciones de viento durante el tiempo de funcionamiento ya transcurrido. La velocidad media del viento, los casos de ráfagas extremas y la intensidad de las turbulencias en las dos últimas décadas deben ser conocidos y cuantificables para poder calcular la carga soportada durante ese período. A tal fin se valoran los datos de funcionamiento y las mediciones del anemómetro de la nacelle. En caso de que no se disponga de los datos de todo el período, se puede recurrir a otras fuentes de datos, como por ejemplo los datos analíticos, para extrapolarlos a períodos más amplios. En el caso de equipos situados en parques con distintas posibilidades de ampliación, se calculan también las turbulencias para las distintas opciones.

Desarrollo de la inspección

Antes de que el personal técnico comience a evaluar e inspeccionar el equipo sobre el terreno, analiza la información y los datos disponibles. Entonces se valora con todo detalle la información meteorológica y de rendimiento, la documentación técnica y las actas de mantenimiento, reparación e inspección. Elaboran un primer esbozo del historial de funcionamiento del equipo para detectar posibles deficiencias y disfunciones, y para poder tener en cuenta estas particularidades en el resto de la inspección.

Por lo tanto, el análisis de los datos disponibles constituye la base para las demás fases de la EIC. Los especialistas en la parte práctica y en la analítica intervienen paralelamente en la valoración y se asisten recíprocamente en su trabajo. Del resumen del análisis y la valoración se concluyen las medidas inmediatamente necesarias para la continuidad del equipo y se calcula el tiempo restante para alcanzar el fin de su vida útil.

Las dos partes de la EIC tienen en cuenta todos los componentes que soportan cargas y los que son relevantes para la estabilidad. En particular, se trata del bastidor, la torre y la cimentación; los elementos de unión, como tornillos y pernos; todas las partes que soportan la nacelle; el tren de potencia, el buje y las palas, así como todos los sistemas de frenado y de seguridad de la instalación.

¿En qué estado se encuentra el equipo?

La parte práctica comprende una inspección del aerogenerador sobre el terreno. Esto implica el examen minucioso de todas las piezas que soportan cargas y de las que son relevantes para la seguridad. Los inspectores examinan las actas de mantenimiento y cotejan la documentación del equipo con su estado real. En particular, comprueban posibles corrosiones, grietas visibles y sonidos sospechosos en la transmisión y en los demás engranajes. Se examinan con especial detenimiento las deficiencias que pueden ser características de determinados modelos de aerogenerador; por ejemplo, por problemas de diseño conocidos.

Un criterio decisivo en la redacción del informe es el estado de conservación de los componentes principales (palas, tren de potencia, estructuras portantes y cimentación). Si existen daños que afectan sustancialmente a la estabilidad, en los casos más graves debe recomendarse la parada de la máquina. En principio, en tales circunstancias deberá valorarse si es más rentable su sustitución o la reparación de los componentes defectuosos para poder seguir funcionando.

Sin embargo, los defectos de tal magnitud solo se presentan de forma excepcional. Lo más frecuente es que, al efectuar la inspección, se aprecien tan solo daños menores debidos al desgaste de los materiales o a los agentes meteorológicos. Defectos como corrosión, deterioro del revestimiento protector o cables desgastados normalmente se pueden solucionar con medidas de mantenimiento sencillas. Casi siempre es necesario también reparar las palas. Suelen presentar pequeñas grietas, erosiones o desprendimientos en la superficie.

En su inspección, los técnicos observan también eventuales cambios en el entorno que puedan haberse producido desde la puesta en servicio de las instalaciones. Cuando el operador amplía el parque eólico o cuando en las fincas adyacentes se instalan nuevos aerogeneradores, los equipos añadidos pueden alterar las condiciones de viento e incrementar la carga a la que se somete el aerogenerador inspeccionado, lo cual debe ser tenido en cuenta a la hora de calcular las turbulencias.

¿A qué cargas estaba expuesto el equipo?

En la parte analítica, los ingenieros calculan cuándo alcanzarán el fin de su vida útil los componentes principales. Comparan las cargas efectivamente soportadas con las cargas conformes a las condiciones de diseño para las cuales el fabricante concibió el equipo y dimensionó sus componentes. A este respecto, en los cálculos se tienen en cuenta también los resultados de la inspección sobre el terreno.

Mediante modelos informáticos en que se tienen en cuenta las condiciones de viento reales del lugar y las condiciones de viento consideradas en el diseño original, se simulan tanto las cargas resultantes de una posible continuidad como las cargas y condiciones de diseño. Con este método y con su propia experiencia, los ingenieros pueden determinar con precisión el tiempo restante de vida útil que le queda a un aerogenerador y pueden estimar de manera fiable el período en que pueden seguir funcionando con seguridad. La valoración también proporciona valiosas indicaciones sobre el momento en que deben sustituirse por precaución los componentes que lo necesiten para garantizar la continuidad segura del equipo.

Resultado

La experiencia de TÜV SÜD en anteriores EIC muestra que la mayor parte de los aerogeneradores pueden seguir funcionando con seguridad durante varios años más con pequeñas reparaciones menores. Por ejemplo, los tornillos que mantienen unidas las palas al buje son las primeras piezas en alcanzar el fin de su vida útil. Durante todo el funcionamiento del equipo deben soportar el siempre cambiante momento flector resultante del propio peso de las palas en su rotación y que en gran medida depende de las condiciones de viento locales. Durante una breve parada del equipo es relativamente fácil cambiar los pernos desgastados. En la mayor parte de los casos, esta económica solución permite al operador reforzar el equipo para seguir utilizándolo cierto tiempo.

El momento oportuno

La EIC debe llevarse a cabo en el último año de autorización del equipo, para poder valorar su estado con la mayor actualidad posible. En caso de venta o de planificación presupuestaria a medio plazo, también puede ser conveniente realizar la EIC antes. En esos casos, la valoración se efectúa sin la inspección del equipo sobre el terreno. El resultado es una previsión de la posibilidad de continuar utilizando el aerogenerador y del momento en que probablemente deban renovarse los componentes que lo precisen. Los resultados de este pronóstico anticipado también se pueden aprovechar en la EIC propiamente dicha.

Conclusión y perspectiva

La experiencia acumulada por TÜV SÜD demuestra lo siguiente: La mayor parte de los aerogeneradores aún pueden seguirse utilizando tras expirar su período de vida útil. Por un lado, las condiciones de viento del lugar de emplazamiento muchas veces son menos exigentes de lo calculado en el diseño. Por otro, con frecuencia bastan reparaciones menores y de coste reducido, pues en la mayor parte de los casos la estructura portante del equipo no presenta daños relevantes. Además, la EIC permite a los operadores valorar de forma realista el coste del mantenimiento y las reparaciones durante el tiempo restante de vida útil y elaborar planes de mantenimiento a medida. Normalmente, el informe de la inspección también es necesario para la renovación de los seguros o para la colaboración de los prestadores de servicio técnico tras el fin de la vida útil inicialmente prevista. Ante las autoridades competentes, los operadores pueden presentar el informe como prueba de aptitud del equipo.

Vida útil prevista

Las previsiones de cargas en que se basa el fabricante para diseñar un equipo se refieren a un cierto período de uso del aerogenerador. Todos los componentes relevantes para el funcionamiento, la seguridad y la estabilidad, así como las piezas del equipo que soportan cargas, se diseñan, construyen y dimensionan de manera que puedan resistir las cargas previsibles a las que les sometan el viento, los agentes meteorológicos y el funcionamiento durante ese período. Por lo general, esta vida útil inicialmente prevista es de 20 años; en algunos casos, 25 años. Siempre que el equipo se someta a un minucioso mantenimiento y a inspecciones periódicas y hagan inmediatamente las reparaciones necesarias, en principio el operador puede confiar durante ese tiempo en la estabilidad del aerogenerador.

La vida útil inicialmente prevista más el período de prórroga constituyen la vida útil total. Según los registros de la CEE, al comenzar el año 2017 más de 1.200 aerogeneradores llevaban más de 20 años en funcionamiento, es decir, que se encontraban ya en su período de prórroga.

A final de 2020 concluye la bonificación de la CEE para los primeros aerogeneradores existentes. Los precios de mercado que se alcancen a partir de entonces influirán decisivamente en la decisión sobre la continuidad de los equipos. Entre 2019 y 2024, cada año habrá que decidir entre el desmantelamiento, la repotenciación o la continuidad de entre 1.500 y 2.000 aerogeneradores. A partir de 2024, probablemente la decisión afecte a unos mil equipos anuales. Es probable que, sobre todo por la distancia que se ha de mantener respecto a las viviendas más cercanas, no siempre sea posible la repotenciación. En esos casos resulta especialmente atractiva la opción de la continuidad.

Fuentes

[1] Principios de la BWE: «Principios de evaluación e inspección en relación con la continuidad del funcionamiento de aerogeneradores (EIC) terrestres», Bundesverband WindEnergie, BWE.

 

Siguientes pasos

Site Selector