La inspección de aerogeneradores con drones ofrece una evaluación más segura, rápida, precisa y rentable de las turbinas eólicas que otros métodos tradicionales. La cualificación de los pilotos y la calidad de los equipos son esenciales para garantizar la confiabilidad de los datos y el procesamiento correcto a través de algoritmos de inteligencia artificial, seguidos de la validación de expertos humanos. Es altamente recomendable realizar al menos una inspección anual de estos aerogeneradores para garantizar una planificación del mantenimiento óptima e identificar cualquier defecto o daño potencial que pueda afectar la producción de energía y el rendimiento de las turbinas de los parques eólicos.
¿Cuáles son las principales ventajas y beneficios de inspeccionar un aerogenerador con drones?
El uso de drones en la inspección de aerogeneradores está relacionado con el tamaño de la infraestructura y su acceso. Debido a su considerable altura y complejidad, los aerogeneradores presentan diferentes dificultades y retos para su inspección.
Los principales elementos a inspeccionar en un aerogenerador son las palas de la turbina, la multiplicadora, los cojinetes principales y el eje, los generadores, la torre, las bridas principales, los pernos, la cimentación y la nacelle. De ellos, las palas, la góndola y la torre deben inspeccionarse tanto desde el interior como desde el exterior.
La inspección visual es una de las principales técnicas de inspección de turbinas eólicas utilizadas para el análisis desde el exterior. Esta técnica puede parecer muy básica pero en realidad proporciona mucha información sobre la condición del activo si se aplica adecuadamente. Este tipo de inspección se puede realizar desde el suelo utilizando un telescopio o teleobjetivo, con trabajos en altura mediante el acceso por cuerdas (rope access) o usando una plataforma elevadora. Ambos métodos han ayudado en los últimos años a determinar el estado de dichos componentes; sin embargo, en el primer caso, los resultados pueden ser poco exactos o precisos, mientras en el segundo se compromete la velocidad con la seguridad.
La inspección de aerogeneradores con drones es más conveniente que los dos métodos anteriores por ser más rápida, precisa y segura.
¿Cómo se inspeccionan los aerogeneradores con drones?
Debido al creciente tamaño de los aerogeneradores y sus palas, éstas se han convertido en uno de los componentes más críticos a inspeccionar. Es un elemento muy expuesto a las condiciones ambientales y fabricado con fibra de vidrio y resinas compuestas, que aumentan su exposición. Cualquier defecto mínimo en una pala tiene un impacto directo en la producción de energía.
La inspección de las palas de los aerogeneradores debe realizarse por dentro y por fuera, buscando en cada caso diferentes defectos, desgastes o anomalías. En el interior habrá más defectos estructurales provenientes del proceso de diseño o fabricación, y en el exterior estarán más relacionados con la erosión y la exposición ambiental, como grietas superficiales, erosión de los bordes; daños o defectos por rayos o colisiones de pájaros; delaminación o roturas en los bordes.
Un proceso similar ocurre con la torre y la nacelle. Ambos necesitan ser inspeccionados por dentro y por fuera, pero en este caso, buscando más señales de corrosión general o daño estructural mediante inspecciones visuales. En el caso de la torre, es interesante revisar las soldaduras buscando cualquier signo de fatiga, especialmente en las bridas superiores. Podemos encontrar soluciones para hacerlo desde el exterior; sin embargo, hoy en día es mucho más efectivo hacerlo desde dentro de la estructura.
El método óptimo para inspeccionar el exterior de una turbina eólica es a través de drones de última generación. La inspección puede estar limitada por las condiciones meteorológicas, el viento y la visibilidad, pero éstos también afectan a las inspecciones en altura mediante acceso con cuerdas o plataformas elevadoras. El uso de drones aumenta exponencialmente la seguridad del personal ya que solo necesitamos un piloto en tierra.
El proceso es sencillo: una vez que se configura el dron, se finalizan las rutinas de verificación y se asegura el cumplimiento de todas las normas de seguridad antes de iniciar el vuelo, el aerogenerador deberá detenerse y permanecer fuera de servicio durante todo el tiempo de inspección, especialmente si vamos a inspeccionar las aspas. Durante este proceso puede ser necesario, en algunos casos girar las palas para comprobar todos los lados; tarea que puede hacer el personal del emplazamiento o el equipo de inspección movilizado.
La duración del vuelo oscila entre los 15 y 30 minutos, aproximadamente la duración de las baterías, que dependerá del tiempo de vuelo y del peso, lo que también está relacionado con los equipos de inspección instalados: cámaras termográficas y de alta resolución, cámaras termográficas, sistemas LiDAR, etc.
¿Con qué frecuencia se deben inspeccionar los aerogeneradores?
Cada fabricante tiene sus recomendaciones de mantenimiento en relación a la multiplicadora, palas, generadores, etc. En base a eso y a la experiencia de los propietarios y proveedores de mantenimiento, se puede establecer un plan de mantenimiento y construir o recomendar un plan de inspección, que actúe como una rutina de "mantenimiento preventivo". Como su nombre indica, su objetivo es anticiparse al fallo, previniéndolo y evitando así pérdidas de producción por mala planificación de los trabajos de mantenimiento o incapacidad de adaptación a los fallos que puedan presentarse.
Los servicios de inspección con drones son efectivos, precisos, seguros y rentables. Es muy recomendable realizar una inspección completa al año y, sólo en aquellos casos en los que se hayan detectado daños o defectos, realizar inspecciones adicionales, dependiendo del tipo de defecto y su gravedad.
¿Cómo se garantizan la confiabilidad, precisión y calidad de los datos capturados?
A la hora de utilizar drones, hay dos factores clave para garantizar la fiabilidad y precisión de los datos capturados, y ambos están conectados: el vuelo y los equipos de inspección utilizados.
El vuelo necesita un piloto experimentado, incluso cuando se utilizan drones con capacidad de vuelo autónomo. Además de estar a cargo de la ejecución y seguridad del plan de vuelo, el piloto tiene que asegurarse de que se dan las condiciones óptimas de distancia, centro de imagen, movimiento y visibilidad, para asegurar una óptima captura de los datos.
Por otro lado, el equipo de inspección y los sensores deben ser los más adecuados y ofrecer la máxima calidad para este tipo de inspección. Es recomendable utilizar cámaras inteligentes con exposición y ajuste dinámico de apertura, y con una alta resolución de 0,3 mm/píxel para obtener buenos datos de captura visual. Esto garantizará estar en los estándares de buenas prácticas. Lo mismo se aplica a cualquier otro sensor como LiDAR o cámaras termográficas.
¿Cómo se procesan los datos?
Una vez finalizado el vuelo, el equipo de tierra realizará un control de calidad previo para asegurarse de que todos los datos capturados sean válidos y suficientes. Después de esta rutina de campo, toda la captura de datos se enviará al sistema de gestión Cloud, donde comenzará su procesamiento.
En el caso de las imágenes, este proceso incluye dos etapas principales. Primero, los datos son procesados por un software de inteligencia artificial entrenado por ingenieros de diseño. Este algoritmo detectará la mayoría de los defectos y realizará una categorización de daños siguiendo, en el caso de las palas, el documento técnico EPRI sobre defectos en las palas. Una vez finalizado este proceso, todos estos defectos clasificados e informes serán revisados y validados por el equipo de expertos, lo que se llama Human-in-the-Loop.
Beneficios del uso de drones y sistemas de IA:
Los servicios de energía eólica de Applus+ cubren una amplia gama de conocimientos técnicos y asesoramiento objetivo relacionados con la ingeniería eólica, la consultoría eólica, la gestión y el control de la calidad (QA/QC), la inspección de aerogeneradores y otros servicios especializados. Nuestro portfolio está diseñado para satisfacer las necesidades de proyectos a gran escala, asegurando los más altos niveles de precisión y eficiencia en cada etapa de la vida de un proyecto de energía eólica.
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