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Una alternativa móvil para el monitoreo de turbinas eólicas

Los operadores de turbinas eólicas precisan monitorear su equipo para asegurar un rendimiento óptimo. Frecuentemente esto se realiza con instalaciones de monitoreo de condición permanente. No obstante, a veces no son el equipo apropiado. En esos casos, hay ocasiones en las que un sistema móvil puede realizar la tarea a un menor costo y con menos esfuerzo.

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Un sistema de monitoreo de condición (condition monitoring system, CMS) permanente para turbinas eólicas utiliza la medición de las vibraciones para evaluar la condición mecánica del tren de accionamiento. Durante los últimos 15 años, se han desarrollado avanzados métodos y estándares, y comúnmente los operadores de parques eólicos obtienen resultados confiables.

Sin embargo, ¿qué sucede si las turbinas de un parque eólico no están provistas de un CMS permanente? Es posible modernizar una instalación, pero puede ser difícil para el operador justificar las inversiones de capital necesarias debido a que se trata de un parque demasiado antiguo o de un emplazamiento excesivamente frágil. En este caso, un concepto de CMS móvil de SKF podría ser la solución acertada.

Ello significa que se instala un dispositivo de CMS en línea que se ha personalizado para un uso temporal durante un período limitado, desde una hora hasta varios días, siguiendo un proceso adecuado que asegura un nivel aceptable de resultados de calidad en cuanto a detección e identificación de problemas.

Concepto general de CMS móvil.

Reducir el riesgo de paradas no planificadas

El CMS móvil recopila datos, tales como vibraciones, utilizando un tacómetro. Mediante una conexión de datos móviles, los datos se transmiten al centro de diagnóstico remoto de SKF, donde la información contextual de los datos sobre los parámetros seleccionados se compila y analiza. En función de esas observaciones, se entregan al operador del parque eólico informes de eventos y recomendaciones de mantenimiento proactivas. Esto reduce el riesgo de paradas no planificadas y pérdidas de ingresos.

El dispositivo de CMS móvil es igual al de los sistemas permanentes, pero se entrega incorporado en una robusta caja industrial con conectores a prueba de salpicaduras, una tarjeta SIM integrada y una antena para señales de telefonía móvil.

Vista general de CMS

Para el monitoreo del equipo, algunos operadores han probado el uso de un dispositivo portátil estándar, como un recopilador de datos de vibraciones, pero este enfoque tiene ciertos inconvenientes. Normalmente no se permite que el operador permanezca en la turbina al ejecutar el proceso, y el dispositivo estándar puede generar unos resultados deficientes debido a la variación del viento al desplazar el instrumento por la maquinaria. Aun cuando ambas opciones permiten mediciones en un período corto, el concepto de CMS móvil de SKF ofrece muchas ventajas.

Asegurar un evaluación adecuada

Hay algunos aspectos clave para asegurar una evaluación de CMS móvil adecuada de una turbina. Entre los casos típicos que puede abordar el concepto de CMS móvil, pueden citarse una evaluación del final de la garantía de la turbina, el control del estado de un nuevo parque eólico, el seguimiento de un problema mecánico específico, inspecciones de video con un boroscopio, el perfeccionamiento de un análisis de lubricante o la planificación de tareas de parada por mantenimiento.

Evidentemente no puede esperarse el mismo rendimiento de unas pocas horas de registro de datos con un CMS móvil que del monitoreo a largo plazo las 24 horas del día, los 7 días de la semana, de un CMS permanente. El monitoreo permanente puede asegurar la detección de todas las pequeñas desviaciones, lo que permite un seguimiento preciso, y cualquier degradación mecánica puede captarse y el personal pertinente puede enviarse a través de una función de alarma automática.

Al igual que con el monitoreo permanente, un CMS móvil precisa recopilar una cantidad mínima de información para limitar la inseguridad del análisis. Esta información debe incluir datos cinemáticos como el modelo de los activos, la velocidad de la caja de engranajes, referencia de los rodamientos y curva de potencia de la turbina. En el caso ideal, también debería abarcar el historial técnico, como la antigüedad del activo, revisiones de los componentes y análisis de lubricante, así como parámetros clave seleccionados, como la temperatura y el monitoreo de desechos.

El posicionamiento de los sensores se adapta perfectamente a las zonas de carga, según el diseño del tren de accionamiento de la turbina eólica. Además se requiere una carga mínima de viento sobre los componentes mecánicos para poder detectar y evaluar posibles problemas y determinar su gravedad. SKF ofrece una sonda inductiva con un soporte magnético conectado al sistema de CMS móvil.

Ejemplo de disposición de sensor
Sensor inductivo midiendo alta velocidad de eje.

Necesidad de una área de rango de velocidades más amplia

Un CMS permanente permite al operador ser selectivo en cuanto a la adquisición de datos sobre la velocidad y la potencia activa de recoger muestras en condiciones de carga similares, lo que conduce a una tendencia constante. Con un CMS móvil, esto es un desafío mayor. Teniendo en cuenta la limitada ventana de mediciones, se precisa un área de rango de velocidades más amplia. La clasificación de registros de condiciones de carga similares se efectúa posteriormente con software de CMS. No obstante, a pesar de ello, es preciso usar el parámetro de velocidad delta máximo admisible, que protege contra la degradación de datos de CMS, cosa que podría ocurrir debido a la fluctuación del viento.

Siguiendo el proceso de CMS móvil, también es posible comparar los valores de CMS de máquinas concretas, y así se obtiene una vista general de la condición de cada componente.

Además, el CMS móvil proporciona una cinemática precisa y mediciones de calidad, lo que refuerza la exactitud del diagnóstico y unas decisiones de operación y mantenimiento en consonancia con ello.

Ejemplo de rango de velocidades vs. curva de potencia de la turbina.
Valor de indicador de rodamiento general con el tiempo, que destaca la facilidad de uso de comparación de la condición de componentes.
Frecuencia de uso de defectos en componentes.

Conclusión

Este artículo tiene como objetivo establecer reglas adecuadas para el uso de un CMS móvil, y subraya sus pros y contras en comparación con un equipo permanente.

Puede ser una muy buena base para considerar los riesgos respecto de los beneficios teniendo en cuenta los casos de uso para los que es apropiado, y que puede ser un valioso complemento al protocolo de operaciones y mantenimiento utilizado.

También hay que señalar que las tareas de instalación y medición pueden realizarse sin necesidad de preparación específica. Sin embargo, la creación de la base de datos, y su análisis e informe debe gestionarla un socio especialista. Las conclusiones pueden obtenerse durante la campaña de medición, puesto que los datos se envían directamente a la nube de diagnóstico remoto.