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Mantenimiento Preventivo de Aerogeneradores

ÍNDICE:

1. MANTENIMIENTO PREVENTIVO EN AEROGENERADORES.

2. INSPECCIONES.

3. ANÁLISIS DEL ACEITE.

4. CONCLUSIONES.

1. MANTENIMIENTO PREVENTIVO EN AEROGENERADORES.

El mantenimiento preventivo, es una metodología sobradamente conocida e implantada en todo el espectro industrial, por sus buenos resultados, que mediante la medida, análisis y control de niveles de vibración y otros parámetros, permite:

1)    Reducir drásticamente los costes de mantenimiento.

2)    Reducir el número de averías imprevistas.

3)    Aumentar la disponibilidad de los equipos y/o planta.

La correcta aplicación de esta metodología del mantenimiento preventivo a los aerogeneradores está permitiendo, mediante la consecución de los tres objetivos básicos reseñados anteriormente, garantizar una explotación óptima de los parques eólicos. El potencial de esta técnica ha permitido, durante la recepción y período de garantía de los parques, identificar precozmente averías debidas a defectos de diseño en componentes esenciales de los aerogeneradores.

Ello ha supuesto, desde el punto de vista del usuario:

1) Argumentación técnica, frente al suministrador, para introducir mejoras y/o modificaciones en los diseños originales.

2) Extensión de períodos de garantía.

La experiencia ha demostrado, en este tipo de unidades, que si bien el análisis y control de aceites, que tiene entidad suficiente, puede ser una técnica complementaria de confirmación de diagnóstico, el enorme potencial que actualmente ofrece el control de vibraciones, mediante la obtención de niveles, espectros en frecuencia y análisis de frecuencias ultrasónicas: HDF, SPIKE Energy, etc..., es suficiente para la precoz identificación de defectos en los componentes de los aerogeneradores.

1.1 Justificación técnico-económica.

De forma general, las especificaciones técnicas de los parques eólicos requieren que el diseño de los componentes garanticen 120.000 horas de funcionamiento y una vida útil del parque de, aproximadamente, 20 años.Así mismo, los períodos de garantía, se establecen en dos años.

Frente a este marco contractual, cabe plantearse las siguientes preguntas:

• ¿Qué garantías técnicas puede adoptar el inversor-usuario del parque para asegurarse la rentabilidad de su inversión al disponer de un diseño adecuado?

• ¿Qué acciones se deben emprender para optimizar la explotación del parque?

El mantenimiento preventivo, responde adecuadamente ambas preguntas. Respecto a la primera pregunta, la correcta aplicación del mantenimiento preventivo durante la explotación del parque mediante la reducción drástica del número de averías imprevistas y la identificación y seguimiento de defectos hasta su reparación en tiempos muertos, ausencia de viento, permiten un aumento de disponibilidad y una reducción significativa de los costes de mantenimiento.

Según datos publicados en la revista “MANTENIMIENTO”, la aplicación de esta técnica a cajas reductoras de sistemas de tracción, ha supuesto, después de un año de aplicación, una reducción de costes de repuestos del 70%.

Si a esto se le añade que, dependiendo de la modalidad de implantación del mantenimiento preventivo: Servicio externo de especialistas o servicio combinado, su coste puede oscilar entre 2/3 millones/año, queda sobradamente justificada la ventaja de esta aplicación.

Con relación a la segunda pregunta, la experiencia está demostrando que las dos actuaciones técnicas que permite asegurar la idoneidad del diseño y en consecuencia el futuro de la inversión, son:

a) Recepción de unidades aplicando las técnicas de mantenimiento preventivo.

b) Caracterización del parque mediante medidas experimentales de cargas reales en componentes y estudios de ciclos de fatiga (RAINFLOW).

1.2 Realimentación a la mejora de diseño.

La potencialidad del mantenimiento preventivo, mediante la aplicación de sus técnicas en la fase de recepción de los aerogeneradores, está permitiendo la identificación temprana, antes del vencimiento de los plazos de garantía, de defectos de diseño que se traducen en mejoras ó modificaciones por parte del suministrador.

En algunos casos estos defectos ó mejoras, imputables al vertiginoso desarrollo de componentes y/o elementos para su adecuación a la alta demanda, imponen ligeros cambios como mejoras en la lubricación de componentes, aumento de capacidades de carga de rodamientos, etc. que no afectan al diseño global.

En otros casos, lamentablemente, el defecto de diseño identificado supone cambios estructurales importantes que dan al traste con la inversión.

Es por ello recomendable ejecutar en la fase inicial, incluso en prototipo, las técnicas de mantenimiento preventivo y caracterización o determinación de cargas reales, al objeto de garantizar los objetivos técnico-económicos de cada parque.

2. INSPECCIONES.

Las inspecciones realizadas de los trenes helicoidales (figuras 1 y 2), de las muestras de aceite y partículas de cárteres, han evidenciado de forma general los siguientes defectos:

Figura 1.

Figura 2.

1)  Presencia de pitting en grado muy avanzado, incluso con acusadas pérdidas de material, en los trenes helicoidales de los engranajes.

2)  Alto contenido partículas metálicas en suspensión en el aceite.

3)  Abundante depósito de partículas en los cárteres de las cajas multiplicadoras.

4)  Deterioro de rodamientos.

2.1 Medición de vibraciones.

Con la medición de vibraciones se consigue identificar posibles problemas antes de que vayan a mayor en diferentes partes del aerogenerador, estas medidas son tomadas mediante un colector portátil, en puntos representativos de la figura 3.

Figura 3.

  1. Rodamiento principal.
  2. Unión eje principal-multiplicadora.
  3. Soporte multiplicadora.
  4. Soporte multiplicadora.
  5. Eje multiplicadora.
  6. Acoplamiento.
  7. Multiplicadora.
  8. Disco de freno.
  9. Generador.

En todos los puntos y direcciones de medida, se obtuvieron niveles globales, Tabla 1, y espectros en frecuencia.

  Tabla 1: Análisis de modulación en alta frecuencia (HFD).

2.2 Análisis de resultados.

El análisis de las tablas precedentes de resultados experimentales, ha permitido comprobar, que con niveles de vibración ACEPTABLES (lo que revela un comportamiento mecánico-operativo correcto); existen, como lo ponen de relieve los indicadores de alta frecuencia, defectos de lubricación y/o agotamiento prematuro en la vida de los rodamientos.

2.3 Diagnóstico.

Una vez acotado el problema, los análisis y posterior cálculos de cargas en engranajes y rodamientos, los ensayos complementarios: Caracterización y determinación de ciclos de fatiga con cargas reales figura 4, han permitido diagnosticar que la causa raíz de este fallo se encuentra en los rodamientos de estas unidades.

Figura 4.

Una vez desgastados los rodamientos, se produce la degradación de los dientes de los trenes, con el subsiguiente fallo de la caja multiplicadora.

3. ANALISIS DEL ACEITE.

El análisis del aceite es otra técnica empleada en mantenimiento preventivo como se ha dicho anteriormente, para identificar posibles problemas, ya que el aceite al circular por casi todas las zonas más sensibles puede servir de indicador de su estado a grosso modo, ya que no indicará la pieza concreta que puede estar fallando sino que indicará la zona donde se encuentra, ya que será la zona por donde circule el aceite. El aceite indicara que algo es pasando en una determinada zona si se ven cambios en sus propiedades por ejemplo si contiene más metales, es nos indica desgastes, o si el aceite se oscurece.

4. CONCLUSIONES.

• El mantenimiento, en su vertiente especializada de Mantenimiento Predictivo de Averías, se ha revelado como una eficaz herramienta, no sólo para optimizar condiciones de explotación de los parques eólicos, sino como medio de identificación precoz de fallos o defectos de diseño.

• Esta técnica de mantenimiento preventivo, junto con la caracterización experimental, o determinación de ciclos de fatiga, permiten garantizar técnicamente al inversor-usuario, la viabilidad de la inversión.

• A juicio del autor, y teniendo en cuenta que la vertiginosa carrera de aumentos de potencias unitarias de los aerogeneradores, hace que la totalidad de los parques actuales sean extrapolaciones en diseño y geografías de modelos ya existentes, se hace imprescindible que estas herramientas se apliquen desde las fases iniciales del proyecto y construcción de parques.

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