5 componentes cruciales para reducir las fallas en turbinas eólicas en tierra - World Energy Trade

5 componentes cruciales para reducir las fallas en turbinas eólicas en tierra

Mejorar la confiabilidad hace una contribución asombrosa en la eficiencia de los parque eólico terrestre

Mejorar la confiabilidad hace una contribución asombrosa en la eficiencia de los parque eólico terrestre

Energía Eólica
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Que debe monitorearse para detener el aumento de las tasas de fallas en las turbinas eólicas en tierra?

Si Ud. es director de operaciones y mantenimiento de un parque eólico en tierra o le preocupa la fiabilidad de las turbinas eólicas, siga leyendo.

Los parques eólicos se están convirtiendo rápidamente en una gran fuente de generación a escala de una central eléctrica convencional. Esto se debe a que sus costos por unidad de energía disminuyeron sensiblemente en esta última década. Pero para que puedan integrarse sin problemas a un sistema eléctrico de potencia se deben tener en cuenta algunos factores.

Uno de los principales aspectos que interviene en este análisis de intermitencia es la incerteza en el pronóstico del viento, con el agravante de que la potencia varía con el cubo de la velocidad del viento, por lo tanto un error del 5% en el pronóstico del viento conlleva un error del orden del 16% en la potencia producida.

El sistema eléctrico debe tener por lo tanto una reserva de generación convencional que tenga en cuenta la posibilidad de no disponer de potencia eólica en determinados períodos. Si hipotéticamente se tuviera un pronóstico exacto del viento, el sistema no necesitará tener un respaldo para el parque eólico, encontrándose así un ahorro al evitar exceso de generación. El sistema como un todo tiene entre otros, dos objetivos contrapuestos: Brindar un servicio con una aceptable confiabilidad. Operar al más bajo costo.

La confiabilidad en la energía eólica

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Es proporcional a la cantidad de reserva en línea. Poca reserva viola las restricciones de confiabilidad, mucha reserva viola el objetivo de minimización de costos. Cuando se calculan los márgenes de reserva de la operación, es usual que a las eólicas se les asigne poco o ningún valor de capacidad.

Si la granja eólica es vista entonces como una potencia no firme, las centrales convencionales deberán proveer la capacidad firme para respaldarla. Si la modularidad de un parque eólico puede ser pronosticada, la capacidad de respaldo puede ser minimizada. La potencia eólica puede predecirse, aunque el pronóstico no sea exacto.

La energía eólica no pronosticada puede ser utilizada para desplazar energía suministrada por centrales convencionales que siguen la demanda. Sin embargo a medida que la generación eólica se vuelve económicamente competitiva, es importante saber cuanto es el valor de capacidad del viento, ya que sin este valor la generación eólica tiene una mínima contribución a la confiabilidad del sistema. El pronóstico exacto permitirá reducir costos sin afectar la confiabilidad.

Características operacionales de las turbinas eólicas

Comportamiento en una Granja Eólica:

- Turbulencia

- Déficit de velocidad.

  • Consecuencia de la estela de la turbina

- Pérdidas de conjunto

- Curvas de potencia de la granja eólica

  • Fluctuaciones de potencia suavizadas.

Consideraciones de Mantenimiento y Confiabilidad de parques eólicos

Para explicar esto, debemos hacernos las siguientes preguntas:

¿Realiza un seguimiento de la tasa de averías de la turbina eólica?

¿Qué importancia tiene notar los componentes principales que deterioran la tasa de falla de su aerogenerador?

La configuración, la tecnología y el tamaño de los aerogeneradores han ido cambiando los últimos años. Los aerogeneradores de gran potencia (> 2 MW), que cuentan con la incorporación de nuevas tecnologías, están siendo instalados en lugares donde el acceso para el mantenimiento de los mismos es restringido, por ejemplo, en medio del mar.

Esto está aumentando la necesidad de realizar predicciones de la fiabilidad de los aerogeneradores, así́ como de su disponibilidad y su vida útil, ya que cualquier parada de la maquina debido a causas que pueden ser fácilmente evitables pueden suponer elevados costes por desconexión de la línea de evacuación a la red. Estos fallos podrían poner en compromiso toda la instalación, y el futuro funcionamiento de esta.

Tan importante como analizar la fiabilidad es analizar los fallos que originan paradas en la maquina, para poder así́ determinar qué condiciones son las más optimas para la ubicación y el mantenimiento del parque eólico.

Actualmente se han realizado diversos estudios sobre el comportamiento de los parques eólicos, así́ como estudios comparativos entre parques para analizar las partes más problemáticas del aerogenerador.

¿Cuál es la tasa de fallas?

La tasa de fallas es el valor recíproco del tiempo medio entre fallas (MTBF). Este indicador muestra qué tan confiable es su aerogenerador o sus componentes específicos.

Una turbina eólica consta de una variedad de componentes y sistemas desde la caja de cambios hasta las palas. ¿Pero cuáles de ellos te causan más dolor de cabeza?

Índices de fallas de los componentes de las turbinas eólicas

Los 5 principales componentes y sistemas de las turbinas eólicas terrestres que empeoran la tasa de fallas según un análisis de la confiabilidad de las turbinas eólicas (orden de frecuencia descendente):

  1. Torre
  2. Caja de cambios
  3. Palas del rotor
  4. Buje del rotor
  5. Transformador

Componentes de una turbina eólica

Figura 2. Componentes de una turbina eólica

Las tasas de fallas de los componentes del transformador difieren de las turbinas de viento en alta mar. El orden de su lista de prioridades es diferente al de sus contrapartes en el dominio costa afuera (offshore), como muestra esta tabla comparativa basada en el mismo análisis.

Comparación de fallas turbinas eólicas onshore vs. offshore.

Figura 3. Comparación de fallas turbinas eólicas onshore vs. offshore.

Costos de reparación de parques eólicos son dolorosos

Recientemente, la hoja se rompió en el proyecto Timber Road 4 de 125MW que se puso en marcha en el primer semestre de 2020. Cuando los componentes fallan, los costos de reparación incurren. Además de eso, las partes involucradas deben participar en una investigación que lleve mucho tiempo para descubrir las causas fundamentales de las fallas.

Cuando aumentan las tasas de fallas

Como responsable de operaciones y mantenimiento en un parque eólico en tierra, usted vigila la torre, la caja de engranajes, las palas del rotor, el cubo del rotor y los componentes y sistemas del transformador como una prioridad para evitar cambios en las tasas de fallas.

¿Cómo se siente cuando las tasas de fallas aumentan cuando todos los que lo rodean quieren la máxima eficiencia?.

Mejorar la confiabilidad de esos componentes hace una contribución asombrosa a la eficiencia del parque eólico terrestre en general. Para este propósito, es útil usar herramientas de monitoreo mejoradas y mantenimiento predictivo.

Finalmente podemos concluir, que se requiere de una solución integral para la gestión de activos de Parques Eólicos, y en particular de los componentes mayores de los aerogeneradores. Esta solución comprende la realización de diferentes estudios sobre los componentes principales, en busca de prevenir y corregir fallas que puedan afectar potencialmente la producción y vida útil de los Parques Eólicos. Esto permite contar con activos durables y de calidad, así como analizar la producción energética.

 

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