Las turbinas eólicas son un componente clave en la transición mundial hacia las emisiones netas cero. Aquí analizamos la tecnología de sensores que garantiza su funcionamiento seguro y eficiente.
Las turbinas eólicas tienen una vida útil de 25 años, y los sensores desempeñan un papel fundamental para garantizar que alcancen ese tiempo. Al medir la velocidad del viento, las vibraciones, la temperatura y otros parámetros, estos pequeños dispositivos aseguran que las turbinas eólicas funcionen de forma segura y eficiente.
Las turbinas eólicas también deben ser económicamente viables. De lo contrario, su uso se considerará menos práctico que el de otras formas de energía limpia o incluso que el de combustibles fósiles. Los sensores pueden proporcionar datos de rendimiento que los operadores de parques eólicos pueden utilizar para alcanzar la máxima producción de energía.
La tecnología de sensores más básica para turbinas eólicas detecta el viento, la vibración, el desplazamiento, la temperatura y las tensiones físicas. Los siguientes sensores ayudan a establecer las condiciones de referencia y a detectar cuándo se desvían significativamente de ellas.
La capacidad de determinar la velocidad y la dirección del viento es fundamental para evaluar el rendimiento de los parques eólicos y las turbinas individuales. La vida útil, la fiabilidad, la funcionalidad y la durabilidad son los principales criterios a la hora de evaluar los distintos sensores de viento.
La mayoría de los anemómetros modernos son mecánicos o ultrasónicos. Los anemómetros mecánicos utilizan una cazoleta giratoria y una veleta para determinar la velocidad y la dirección del viento. Los sensores ultrasónicos envían pulsos ultrasónicos desde un extremo de la unidad sensora a un receptor en el otro extremo. La velocidad y la dirección del viento se determinan midiendo la señal recibida.
Muchos operadores prefieren los sensores de viento ultrasónicos porque no requieren recalibración. Esto permite instalarlos en lugares donde el mantenimiento es difícil.
La detección de vibraciones y cualquier movimiento es fundamental para supervisar la integridad y el rendimiento de las turbinas eólicas. Los acelerómetros se utilizan habitualmente para monitorizar las vibraciones en los cojinetes y los componentes giratorios. Los sensores LiDAR se emplean con frecuencia para monitorizar las vibraciones de la torre y registrar cualquier movimiento a lo largo del tiempo.
En algunos entornos, los componentes de cobre utilizados para transmitir la energía de las turbinas pueden generar grandes cantidades de calor, provocando quemaduras peligrosas. Los sensores de temperatura permiten monitorizar los componentes conductores propensos al sobrecalentamiento y prevenir daños mediante medidas de diagnóstico automáticas o manuales.
Las turbinas eólicas se diseñan, fabrican y lubrican para evitar la fricción. Una de las zonas más importantes para prevenir la fricción es alrededor del eje de transmisión, lo cual se logra principalmente manteniendo una distancia crítica entre el eje y sus cojinetes.
Los sensores de corrientes de Foucault se utilizan frecuentemente para monitorizar la holgura de los cojinetes. Si esta holgura disminuye, la lubricación se reduce, lo que puede provocar una disminución de la eficiencia y daños en la turbina. Estos sensores determinan la distancia entre un objeto y un punto de referencia. Son resistentes a fluidos, presión y temperatura, lo que los hace ideales para monitorizar la holgura de los cojinetes en entornos adversos.
La recopilación y el análisis de datos son fundamentales para las operaciones diarias y la planificación a largo plazo. La conexión de sensores a una infraestructura moderna en la nube permite acceder a los datos del parque eólico y obtener un control avanzado. Las herramientas de análisis modernas pueden combinar datos operativos recientes con datos históricos para proporcionar información valiosa y generar alertas de rendimiento automatizadas.
Las recientes innovaciones en tecnología de sensores prometen mejorar la eficiencia, reducir los costos y aumentar la sostenibilidad. Estos avances están relacionados con la inteligencia artificial, la automatización de procesos, los gemelos digitales y la monitorización inteligente.
Al igual que muchos otros procesos, la inteligencia artificial ha acelerado enormemente el procesamiento de datos de sensores para proporcionar más información, mejorar la eficiencia y reducir costes. La naturaleza de la IA implica que proporcionará más información con el tiempo. La automatización de procesos utiliza datos de sensores, procesamiento automatizado y controladores lógicos programables para ajustar automáticamente el paso de las palas, la potencia de salida y otros parámetros. Muchas empresas emergentes están incorporando la computación en la nube para automatizar estos procesos y facilitar el uso de la tecnología. Las nuevas tendencias en datos de sensores de turbinas eólicas van más allá de los problemas relacionados con los procesos. Los datos recopilados de las turbinas eólicas se utilizan ahora para crear gemelos digitales de las turbinas y otros componentes de los parques eólicos. Los gemelos digitales pueden utilizarse para crear simulaciones y ayudar en la toma de decisiones. Esta tecnología es invaluable en la planificación de parques eólicos, el diseño de turbinas, el análisis forense, la sostenibilidad y otros ámbitos. Esto resulta especialmente valioso para investigadores, fabricantes y técnicos de servicio.
Fecha de publicación: 26 de marzo de 2024