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UNIDAD 5: MANTENIMIENTO A AEROGENERADORES 5.1 IMPORTANCIA DEL MANTENIMIENTO ¿Cómo se hace el mantenimiento de los aerogeneradores? Estos aparatos se suelen revisar unas dos veces al año si todo va bien Los modernos aerogeneradores que se utilizan para obtener energía duran unos veinte años. Si tenemos en cuenta que el índice de actividad de estos ingenios es del 60 % aproximadamente, pues se desconectan cuando el viento no alcanza potencia suficiente o si, por el contrario, es demasiado fuerte, pueden funcionar sin problemas más de 100.000 horas. Durante esas dos décadas es necesario realizar actividades de mantenimiento –se suelen revisar unas dos veces al año–, que pueden ir desde una simple revisión de las diferentes piezas hasta la reparación de una avería inesperada o la lubricación de los componentes internos. Para una inspección general del exterior o de las aspas se utilizan robots especializados que trepan por el lateral de la torre mediante un sistema de succión y envían imágenes de alta resolución a los ingenieros. Si es necesario acceder a la maquinaria, una portezuela lateral lleva a una escalera interna que sube hasta la cabina de la turbina. Allí, dependiendo del tamaño, dos o más operarios se encargan de tareas de mantenimiento. Para arreglar las aspas se sale al exterior desde la cabina, con un equipamiento de seguridad especial; es una tarea compleja y peligrosa, dado que estas turbinas se instalan, lógicamente, en zonas caracterizadas por sus fuertes rachas de viento.

fig. 5.1 mantenimiento de un aerogenerador

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Energía Eólica / O&M / Mantenimiento de Aerogeneradores

SOLVENTO lleva realizando mantenimientos preventivos y correctivos en aerogeneradores desde hace más de 10 años. Reduciendo los posibles futuros costes de reparación o, en caso de ser necesario, reparándolos de forma segura en el menor tiempo posible Beneficios Mejora de la gestión de los aeros Mejora de la productividad y rentabilidad (incluso de más de 15 años) Mejora de la seguridad de operarios Mejora de costes Mejora de efectividad de previsión de MW producidos Ampliación de la vida útil

5.2 TIPOS DE MANTENIMIENTO MANTENIMIENTO PROGRAMADO. Las grandes operaciones de mantenimiento en los parques eólicos están caracterizadas por su complejidad al intervenir un gran nº de variables, algunas de ellas difícilmente predecibles, y elevado coste y riesgo. Ello requiere exigencias de planificación y control cuidadosos: 1) Para la adecuada planificación y optimización en la gestión de los recursos que se utilizan. 2) Disponer de recursos altamente especializados, bien formados y equipados. 3) Sincronización entre los diferentes recursos que intervienen en la operación. 4) Disponer y desplegar los procedimientos de trabajo seguros. 5) Investigación continuada y desarrollo de herramientas de gestión integral. 6) Investigación continuada y desarrollo de nuevas técnicas y herramientas para la realización de trabajos adecuándolos a las condiciones de explotación. MANTENIMIENTO AEROGENERADORES -PUESTA EN SERVICIO: Comprobaciones previas, revisión componentes, energización, pem,...

Fig5.2 mantenimiento

- MANTENIMIENTO PREVENTIVO (programado): -A los 3 meses: Reapriete y comprobación de pernos - Menor: Comprobaciones de pares de pariete, engrases,... - Mayor: Revisión exhaustiva del aerogenerador - Generador: Megado del generador cada año. - Cambio aceite multiplicadora: Cada 18 meses. - Cambio aceite grupo hidráulico: Cada 5 años. 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. MANTENIMIENTO CORRECTIVO (no programado): -Pequeño Correctivo: Pequeñas averías y cambios de componentes pequeños - Grandes Correctivos:

- Cambio de Rotor - Cambio Generador - Cambio Multiplicadora - Cambio Corona - Cambio Nacelle - Cambio Tramo 5.3 ACTIVIDADES QUE ANTECEDEN AL MANTENIMIENTO Niveles de actividades de mantenimiento Un aspecto muy importante es la clasificación de los niveles de las actividades de mantenimiento en función de la importancia de la avería y de los periodos de indisponibilidad a los que pueda dar lugar. Así, los niveles de actividad de mantenimiento se pueden clasificar en: Sucesos poco importantes: se consideran eventualidades sin importancia excesiva en la máquina o en la infraestructura eléctrica que pueden provocar la parada de uno o varios aerogeneradores. En este caso puede ser necesaria la intervención de un operario, únicamente para verificar el correcto estado del sistema. Revisiones periódicas: se trata, como ya se ha dicho, de actividades asociadas al mantenimiento preventivo de los aerogeneradores y suponen en muchos casos una parada del aerogenerador. Averías graves: ciertas averías pueden dar lugar a paradas de larga duración del aerogenerador, en este caso es importante realizar por parte del servicio técnico de operación y mantenimiento una correcta detección, diagnóstico y reparación de los equipos fuera de servicio hasta lograr la nueva puesta en marcha de la máquina. Estas labores estarían dentro del mantenimiento correctivo. Destrucción de componentes: aunque la probabilidad de que un componente se destruya completamente por fallo de los sistemas de seguridad o condiciones meteorológicas extremas es muy reducida no debe despreciarse. 5.4 SISTEMA HIDRÁULICO Y LUBRICACIÓN La hidráulica es la ciencia que forma parte de la física y comprende la transmisión y regulación de fuerzas y movimientos por medio de los líquidos. Es la trasformación de la energía, ya sea de mecánica o eléctrica en hidráulica para obtener un beneficio en términos de energía mecánica al finalizar el proceso.

El sistema hidráulico proporciona la presión necesaria para los componentes accionados hidráulicamente, como puede ser los frenos, el sistema de control de pitch, grúas o el sistema de bloqueo del rotor. Las empresas fabricantes de este sistema hidráulico deben cumplir con los requerimientos, además de que deben seguir funcionando de forma fiable bajo condiciones adversas. Para controlar si hay suficiente lubricante en el depósito de almacenamiento, se utilizan detectores magnéticos, o también detectores capacitivos de la gama KQ. Estos indican si el nivel ha disminuido por debajo de la marca mínima.

Fig. 5.4 sistema hidráulico

5.5 PRUEBAS ELÉCTRICAS Inspección Típica de Aerogeneradores de Paso Variable El mantenimiento de los Parques Eólicos consistirá en una serie de operaciones complejas que dependerán del tipo de máquinas a mantener. Todas estas operaciones se realizarán siempre según las indicaciones del fabricante, es él quien establece el orden de prioridades y las cadencias de las actividades a la hora de realizar los mantenimientos mínimos programados. Todo esto estará expuesto a modificaciones y mejoras de la máquina con el fin de obtener siempre el máximo rendimiento. Todo el mantenimiento estará expuesto a modificaciones y mejoras de la máquina con el fin de obtener siempre el máximo rendimiento. Eléctricas: Se realizarán trabajos en Baja, Media y Alta tensión, todos estos trabajos tienen un riego inherente por lo que es fundamental trabajar con el equipo adecuado y se debe cumplir de manera severa toda la normativa vigente en materia de Seguridad y Salud, teniendo siempre muy en cuenta las 5 reglas de oro y no confiándonos en absoluto. PEQUEÑAS AVERIAS.

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Normalmente las averías que se dan en los aerogeneradores suelen ser pequeñas averías que se pueden arreglar en poco tiempo menos de 24 horas, las averías pueden deberse a: Condiciones de operación. Mala reparación de un componente. Fallo de calidad o diseño del componente. Fallo humano. Rearme local por seguridad del aerogenerador, al detectarse vibraciones extrañas, presiones inseguras, exceso de temperaturas o torsión de cables. Rearme remoto ocasionalmente debo a fallos de lectura o funcionamiento temporal.

1. AVERIAS y ALARMAS ELECTRICAS. Las averías y alarmas eléctricas que más se suelen dar son fallos en los instrumentos de medida como son: el anemómetro, la veleta, los sensores de temperatura, velocidad, vibración, presión. Las posibles causas que los originan son: •

Por un aviso real de la alarma.

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Por un mal ajuste del sensor.

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Por desajuste del sensor por el funcionamiento.

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Por condiciones adversas (temperatura, climatología, etc.)

Figura 1: Equipo eléctrico quemado.

Figura 2: Fallo del contador de vueltas.

1.1 Equipo de maniobra. El aparellaje de maniobra es otro de los componentes eléctricos que puede fallar esta compuestos por contactores, relés, magneto-térmicos, electro válvulas. Las causas que pueden conducir al fallo son: –

Fallo por fatiga del componente.

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Mal conexionado de los cables.

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Consecuencia de otras alarma.

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Fallo súbito (disparo de línea, tormenta eléctrica).

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Desgaste de las escobillas.

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Mala transmisión por suciedad.

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Derivación por humedad.

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Mal Reapriete del conexionado.

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Contactor defectuoso.

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Exceso de maniobras.

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Mal conexionado.

En los equipos eléctricos es importante realizar termografías ya que se pueden detectar puntos calientes que podrían derivar en fallos y averías en un futuro.

Figura 3: Termografía.

1.2 Protección de rayos. Después de una avería por tormenta eléctrica hay que inspeccionar todo el sistema eléctrico y anti-rayos para buscar posibles averías provocadas por el rayo que se puede a ver derivado y estropeado instrumentos por todo el aerogenerador, por lo que los principales elementos a revisar son: -

Protector de rayos generador.

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Protector de rayos.

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Panel eléctrico.

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Rodamiento principal.

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Palas.

Figura 4: Pintura que impide el contacto entre metales.

1.3 Motores / ventiladores. Las averías que sufren motores y ventiladores eléctricos están relacionadas con:

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Sobre intensidad por funcionamiento.

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Derivación entre fases.

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Problemas de rodamientos.

1.4 Electrónica de control y potencia. Las averías que se dan en controladores, módulos de control y comunicación, UPS, IGBT, tiristores son debidas normalmente a: -

Fallo encadenado de componentes.

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Sobretensiones e intensidades de la línea.

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Baja calidad de los componentes.

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Tormentas eléctricas.

PRINCIPALES PROBLEMAS ELÉCTRICOS EN LOS PARQUES EÓLICOS.

1. Alto crecimiento del número de parques, lo que supone estandarización de equipos, baja calidad de instalación y un estancamiento en la calidad de fabricación. Todo ello da lugar a fallos tempranos. 2. Falta de mantenimiento. 3. Cables incorrectamente tendidos. El efecto de la vibración producirá un fallo de aislamiento y posterior cortocircuito a tierra en el sistema que dejará fuera de servicio al aerogenerador. 4. Conexiones eléctricas: las conexiones mal realizadas (unión cobre-aluminio, sección insuficiente…), las conexiones mal mantenidas (conexiones flojas, conexiones sucias…), pueden dar lugar a un punto caliente y esto originar un fallo. 5. Falta de selectividad de protecciones. Insuficiente coordinación entre los diferentes niveles de protección (aerogenerador, interruptor de ramal, interruptor general de primario, produciendo una parada mucho mayor que la estrictamente necesaria. 6. Incumplimiento del Reglamento sobre Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación en lo que se refiere a seguridad eléctrica, enclavamientos, señalizaciones, elementos de seguridad en maniobras, etc.

5.8 EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS Resultados En este apartado se va a analizar en profundidad los resultados obtenidos mediante el programa desarrollado que simula la realización del mantenimiento preventivo en un aerogenerador. Para ello, se va a ejecutar la aplicación con un parámetro de ponderación preseleccionado (α=3) y un número suficiente de iteraciones (Ni=300)

El resultado de la aplicación se mostrará en las próximas hojas y se analizarán tanto las variables globales del problema como las que afectan de modo particular a cada operario. La interpretación de estas variables son, en definitiva, las que explican el resultado obtenido y permiten extraer distintas conclusiones.

Bibliografía http://www.muyinteresante.es/curiosidades-1/preguntas-respuestas/como-se-hace-elmantenimiento-de-los-aerogeneradores-711435843797 http://www.solventoenergy.com/om-mantenimiento-de-aerogeneradores/ http://opex-energy.com/eolica/inspecciones_tipicas_aerogeneradores.html http://opex-energy.com/eolica/principales_averias_eolica.html

http://opexenergy.com/eolica/mantenimiento_predictivo_eolica.html#1._MANTENIMIENTO_PREVENTIVO_E N https://www.aeeolica.org/uploads/documents/pe06/PE06_6_2_Antonio_Mateo.pdf http://academica-e.unavarra.es/bitstream/handle/2454/13183/629187.pdf?sequence=1