A medida que el mundo se desplaza inexorablemente hacia fuentes de energía sostenibles, la generación por viento ha surgido como una solución prominente. Pero para aprovechar su potencial de manera efectiva, la confiabilidad de los parques eólicos es crucial, y no siempre es fácil de lograr.

La energía eólica todavía es una industria relativamente joven, al igual que la experiencia en operación y mantenimiento (O&M: Operation and Maintenance) de estos activos de manera óptima y rentable. Los parques eólicos están situados estratégicamente en regiones ventosas, ubicaciones a menudo propensas a condiciones climáticas adversas, exponiendo el equipo a estrés mecánico y corrosión. La accesibilidad también puede ser problemática, ya que los parques eólicos con frecuencia se encuentran en áreas remotas, lo que resulta en un control limitado sobre los activos y respuestas retrasadas a las averías.

En este artículo, exploramos soluciones al desafío del mantenimiento de activos de parques eólicos para que se pueda garantizar una producción de energía confiable.

Los principales desafíos

El proceso de ingeniería de generación de energía eléctrica en los parques eólicos terrestres en el planeta, tienen una capacidad total de más de 900 GW. Sin embargo, los propietarios de activos locales ciertamente están sujetos a más desafíos. Una vez superados los complicados obstáculos regulatorios, tienen que lidiar durante décadas con la logística de la cadena de suministro de repuestos, la escasez de recursos técnicos calificados, incluidas herramientas especiales y equipos de manipulación, y el acceso limitado a los datos históricos del fabricante de equipos originales (OEM: Original Equipment Manufacturer), por nombrar solo los elementos de alto nivel.

Tácticas y tecnologías para mejorar la confiabilidad

La clave para abordar los riesgos que plantean los desafíos en las operaciones y el mantenimiento (O&M: Operation and Maintenance) de parques eólicos locales es la capacidad de los propietarios y operadores de activos productores independientes de energía (IPP: Independent Power Producer) para obtener información oportuna sobre la posible reducción del rendimiento y las fallas críticas de los activos clave, es decir, los aerogeneradores (WTG: Wind Turbine Generator), componentes eléctricos de media tensión y la subestación. Con este fin, se deben emplear estrategias de cuidado de activos bien establecidas y mejorarlas con nuevas soluciones basadas en tecnología moderna.

Los aerogeneradores son de naturaleza altamente mecánica y de tamaño físico masivo. Con aspas que alcanzan los 60 m de longitud, góndolas que pesan más de 200 toneladas y una altura de torre que supera los 100 m, las técnicas de construcción y mantenimiento altamente especializadas no son negociables. Las fallas inesperadas pueden provocar un tiempo de inactividad significativo, una producción de energía reducida y mayores costos de mantenimiento. Si bien es menos crítico, el efecto de un rendimiento deficiente o degradado del equilibrio eléctrico de la planta, como la red de media tensión y el equipo de la subestación, también puede tener consecuencias graves si no se contrarresta a tiempo.

Mantenimiento preventivo

El objetivo del mantenimiento preventivo de calidad, como estrategia primaria de reducción de riesgos, es minimizar el tiempo de inactividad no planificado y extender la vida útil de los activos críticos. Las estrategias de mantenimiento preventivo, incluida la optimización de los programas de mantenimiento, son la piedra angular de las operaciones confiables de los parques eólicos. Estas estrategias implican inspecciones y mantenimiento regulares para identificar y abordar los problemas de manera proactiva antes de que se conviertan en fallas mayores. Sin embargo, no se puede ignorar la desventaja de las intervenciones posiblemente prematuras y conduce a la necesidad de estrategias más avanzadas.

Mantenimiento predictivo

Además del mantenimiento preventivo, los parques eólicos están adoptando cada vez más técnicas de mantenimiento predictivo, que requieren monitorear y analizar datos de sensores para detectar signos tempranos de degradación o mal funcionamiento en los componentes. Con información basada en datos y datos de equipos en tiempo real, el mantenimiento predictivo tiene como objetivo pronosticar el momento óptimo para las actividades de mantenimiento. Este enfoque minimiza el tiempo de inactividad, reduce los costos de mantenimiento y previene fallas catastróficas que pueden generar interrupciones significativas.

Tanto el mantenimiento preventivo como el predictivo tienen beneficios y desafíos. Si bien el mantenimiento preventivo mitiga el riesgo de averías inesperadas, a veces puede resultar en costos de mantenimiento excesivos debido a la inspección y el servicio de rutina. Por otro lado, el mantenimiento predictivo es rentable, pero su implementación exitosa requiere inversiones adicionales para datos precisos de sensores y análisis de datos avanzados.

Monitoreo avanzado de condiciones, IoT y AI

Las tecnologías avanzadas de monitoreo de condiciones mejoran aún más la confiabilidad de los activos de parques eólicos. Técnicas como el análisis de Muy Baja Frecuencia (VLF: Very Low Frequency), Tan Delta (TD), Descarga Parcial (PD: Partial Discharge) y Gas Disuelto (DGA: Dissolved Gas Analysis) brindan información en tiempo real sobre el estado de los componentes de la red media tensión y los transformadores. La aplicación de sensores habilitados para Internet de las cosas (IoT: Internet of Things) lleva esto un paso más allá al monitorear continuamente no solo los parámetros de ingeniería de aerogeneradores como vibración, temperatura, presión y variables eléctricas, sino también los parámetros climáticos precisos que afectarán el funcionamiento de los aerogeneradores. La Inteligencia Artificial (AI: Artificial Intelligence) jugará entonces un papel crucial, con algoritmos de aprendizaje automático que procesan y analizan grandes cantidades de datos recopilados de sensores en tiempo real. Al detectar patrones en estos datos, la AI puede predecir fallas potenciales antes de que ocurran, reduciendo el tiempo de inactividad no programado. Esto significa que las desviaciones del comportamiento operativo normal se pueden detectar rápidamente para permitir que los operadores de parques eólicos tomen decisiones informadas, reduciendo así la probabilidad de fallas críticas y mejorando el rendimiento general de los activos.

Consideraciones del ciclo de vida e impactos de costos

La vida útil de los aerogeneradores generalmente oscila entre 20 y 30 años, aunque algunas turbinas pueden funcionar más allá de este rango con un mantenimiento de calidad. La vida útil final está influenciada por varios factores, incluida la calidad de los componentes, las prácticas de mantenimiento, las condiciones ambientales, los avances tecnológicos y el diseño y construcción específicos de la turbina. El mantenimiento regular, las actualizaciones y el reemplazo de componentes pueden extender la vida operativa de las turbinas eólicas mucho más allá de sus expectativas de diseño iniciales.

Las ramificaciones de las averías de los equipos repercuten en los aspectos financieros y operativos. Tales fallas conllevan mayores gastos de reparación, producción de energía reducida y mayores costos de mantenimiento. Las repercusiones económicas latentes se intensifican con el tiempo, lo que subraya la urgencia de intervenciones oportunas para mitigar estos