Aplicaciones de drones para aerogeneradores

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Aplicaciones de drones para aerogeneradores

Aplicaciones de drones a la inspección de palas de aerogeneradores.

drones y aerogeneradores

Introducción

Las palas de los aerogeneradores son estructuras compuestas y complejas de hasta 75 m de longitud. Están sometidas a erosiones por las partículas que arrastran las tormentas, torsiones y tensiones en ocasiones extremas. Los fenómenos de ciclo génesis explosivas, que parecen incrementarse progresivamente a la par que la atmósfera incrementa sus temperaturas medias en todo el globo, son una dura prueba para los laminados de composite. La aparición de grietas, rupturas, agujeros y despegados no son infrecuentes. Su reparación es tan costosa que una mala gestión puede echar por tierra la rentabilidad de todo un proyecto de parque eólico. El mantenimiento predictivo es esencial. Detectar los problemas en las fases iniciales y solventarlos a bajo coste sin desmontar las palas es el criterio más sensato, antes de tener que lamentar males mayores. en esta tarea, el empleo de una plataforma SARP especializada que combina hardware y software específicos es una valiosísima herramienta.

Turbulencias mediáticas

Las aeronaves remotamente pilotadas son actualmente un centro de interés de primer orden para el público en general. Llenan los medios de comunicación, que recogen con entusiasmo toda clase de iniciativas relacionadas con estas extrañas criaturas aparentemente extraídas de las películas y novelas de ciencia ficción de nuestra niñez. estos sistemas son cada vez más habituales en nuestro espacio aéreo. ese masivo interés por parte del público, junto a lo novedoso desde el punto de vista tecnológico de estos sistema, hacen que muchas de las noticias que aparecen hoy como realidades fehacientes, sigan estando en la práctica, tras los escenarios, dentro del ámbito estricto de la ciencia ficción.

Actualmente el empleo de sistemas aéreos pilotados remotamente para inspección industrial tiene sentido cuando estos, al sustituir a personal humano suponen ventajas considerables: eficacia, incremento de seguridad y reducción de costes. Una máxima empleada habitualmente en este sector aeronáutico de nueva creación, circunscribe el uso práctico civil de estos sistemas a trabajos peligrosos, tediosos o muy complejos desde el punto de vista técnico. A nadie que trabaje en el sector eólico se le escapa que una revisión de palas bien hecha de forma exhaustiva y precisa es un guiso que puede contener los tres ingredientes.

En base a lo analizado, el empleo de estas aeronaves permite obtener unos resultados mucho más interesantes que los que ofrece un telescopio o incluso el descuelgue de personal en pala. La mayor proximidad a la superficie de esta, la colocación precisa de lentes luminosas, las cámaras de alta resolución y un número creciente de sensores adicionales muy específicos facilita la obtención de datos inigualables por ningún otro medio.

Existen algunos obstáculos no obstante para el empleo de la mayor parte de las aeronaves no tripuladas en este sector. Por un lado la necesidad de enfrentarse a vientos de cierta intensidad y mantener una posición en medio de estos; lo esencial de un pilotado sencillo y seguro incluso bajo turbulencias. Por otra parte las cuestiones vinculadas a la operación tales como seguridad tanto para las personas que manejan el sistema como para la propia integridad de los aerogeneradores, lo cual va muy unido al peso de las aeronaves y sus capacidades de maniobrabilidad y protección adicionales. Por último y quizás el aspecto más determinante sea el económico. La viabilidad del empleo de un sistema basado en aeronave no tripulada en inspección industrial, pasa porque éste sea rentable y competitivo en comparación con los sistemas tradicionales. Plantear la aplicación de aeronaves muy costosas con una logística compleja está absolutamente fuera del mercado.

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Las aeronaves no tripuladas, que ya son realidad imprescindible en el ámbito militar desde hace largos años, encuentran algunas limitaciones para su extensión al campo civil. El marco regulatorio es un factor esencial a la hora de diseñar operaciones con SARP en este ámbito. La operación con estos sistemas está regulado ya en buena parte de los países europeos. el objeto de estas normas no es otro que garantizar la seguridad de personas y bienes. Para ello, la regulación se apoya en tres parámetros fundamentales: certificación de los aeronaves, formación de los pilotos y regulación de las operaciones.

Las exigencias administrativas para operar este tipo de aeronaves se basan en diversos criterios y tienen un carácter progresivo y proporcional cuya complejidad en los requisitos se incrementa con el nivel de riesgo de la operación aérea. para establecer estos baremos se cruzan diversos aspectos en lo que podríamos establecer como una matriz que contempla cuestiones tales como el peso de la aeronave, el procedimiento de pilotado y control, las características del área de operación o la altura de vuelo.

Las agencias europeas apuestan claramente por el deseable avance de las operaciones autorizadas en grados progresivos de complejidad y riesgo a lo largo de los próximos años.

Cuando se comenzó a diseñar la plataforma Aracnocóptero en 2008, se intuyó la evolución de una normativa que consideraba diversos aspectos como los mencionados e ideamos toda la estructura de operación encuadrable en base a esta lógica. El modelo EOL6 para inspección eólica trabaja dentro de los rangos de menor intensidad de riesgo de operación aérea, es decir reducido peso, vuelo en línea de vista, a baja altura y gran cantidad de medidas de seguridad programadas en su ADN electrónico.

Adicionalmente opera en un entorno despoblado con unas grandes medidas de seguridad también como es un parque eólico. esto permite el más laxo nivel de intensidad de operación aérea y por tanto el menos restrictivo.

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Tecnología disruptiva

La presentación del sistema de inspección aérea de palas Aracnocóptero eoL6 en la feria de Husum en 2012 supuso un hito en la introducción de esta tecnología española, puntera en este sector de innovación. A partir de ese momento otras compañías europeas comienzan aplicar multirrotores a este tipo de inspección de forma paulatina. La incorporación de Iberdrola y CDTI en junio de 2013 como socios del proyecto, acelera extraordinariamente el avance de Aracnocóptero, desarrollado desde el conocimiento de las necesidades del sector eólico.

Actualmente Arbórea diseña y fabrica cada pieza de Aracnocóptero en sus instalaciones del parque científico de la universidad de Salamanca. Adicionalmente forma regularmente a operadores del sector eólico en cursos intensivos en los que participan y colaboran las principales industrias del sector. Arbórea y Aracnocóptero participan en la formación certificada de pilotos de sistemas aéreos remotamente tripulados del ejército español.

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Los gran cantidad de horas de vuelo acumulados por Aracnocóptero en sector eólico, comienzan a mostrar ya en 2011 una dificultad asociada, inherente al empleo de estos avances de la industria aeroespacial en inspección industrial: el tamaño y número de imágenes de alta resolución obtenidas en un proceso de inspección, implica un obstáculo a la hora de gestionar esta información. El mapeo completo de un aerogenerador puede aportar más de seis Gigabytes en bruto de material a procesar. Se trata de una ingente cantidad de píxeles cuyo análisis demanda una notable cantidad de tiempo.

Esto permite un avance notable en la calidad de información y capacidad de estudio de los problemas pero a costa de incrementar seriamente el tiempo de ingeniería especializada asociado al análisis de estas imágenes.

La castigada situación del sector eólico, que ha de absorber los impactos generados por violentos virajes de timón en sus marcos regulatorios y ser rentable en un mercado de competencia energética, no permite mucho margen de inversión en operaciones de mantenimiento. Eficiencia y reducción de costes son los mandamientos del libro sagrado de este sector que pugna por demostrar la viabilidad de una energía limpia a costa de notables apuestas de inversión y riesgo.

En este esquema necesario de reducción de costes, el análisis ágil y eficiente de la información obtenida es uno de los aspectos prioritarios. Las primeras experiencias con el modelo EOL6.1 permitieron obtener imágenes extraordinarias en las que podíamos distinguir manchas de impactos de insectos de pequeñas erosiones en la superficie de la pala, inferiores a 2 mm, con total precisión. Sin embargo pronto comentó el problema que supone manejar tan ingentes cantidades de píxeles asociados a cada inspección.

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Solución creativa a un problema complejo

La solución a este dilema ha sido aportada y presentada recientemente en forma de un software específico de análisis llamado Web blade. este software de Arbórea supone un nuevo hito en la inspección de palas con sistemas aéreos, ya que permite —asociado a los sensores de Aracnocóptero— mapear la superficie completa de las palas, identificar los defectos y sus grados y aportar de forma muy precisa y automática el tamaño y posición exacta de estos defectos. El resultado final es un informe automático. todo esto ahorra muchas horas de análisis, efectuados por personal especializado que con esta herramienta en sus manos, únicamente debe centrarse en la supervisión de defectos y el análisis de los mismos. Adicionalmente el software permite la salida de datos en forma estadística adaptable a las características de cada una de las compañías tanto en sus criterios de procesado de defectos o grados como en sus tratamientos informáticos de estos datos. Las estadísticas así obtenidas permiten establecer patrones y sirven de guía para la proyección de operaciones de mantenimiento y análisis de la vida estimada operacional de un parque eólico.

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Otro de los aspectos que encarece la operación de inspección aérea de palas es la logística asociada. Los nuevos sistemas EOL6.3, recientemente presentados por Iberdrola y Arbórea en EWEA han reducido la necesidad a un solo operador para pilotar la nave en vez de los dos necesarios para operar modelos anteriores. La logística, clave para la reducción de costes, sigue en este caso siendo minimalista. El nuevo modelo plegable en el caso de trabajo onshore se sustituye por su versión desmontable ya plenamente preparada para operar offshore, cuya caja estanca cabe perfectamente en los tambuchos de las lanchas semirrígidas de mantenimiento de un parque marino. Esta ausencia de logística adicional permite emplear los vehículos habituales de una compañía de mantenimiento sin necesidad de personal adicional o infraestructura especial.

Otra de las cuestiones clave para incrementar la eficiencia es la velocidad inspección.Los nuevos protocolos de trabajo y sensores permiten a Aracnocóptero 6.3 realizar inspecciones sin rotar palas habiendo alcanzado en primavera de 2014 un nuevo hito en parques de Iberdrola, al realizar inspecciones completas de toda la superficie de un aerogenerador en menos de 18 minutos, sin rotar palas, lo que supone una notable diferencia procedimental con extraordinario ahorro, en relación con los sistemas más rápidos al uso.

Esta tecnología española que cuenta ya con el apoyo de grandes compañías internacionales del sector eólico, se está implantando con éxito y velocidad al presentar ventajas estratégicas en los tiempos de operación y ahorros de costes, a la vez que permite un procesado de información de un nivel superior informatizada y analizable con criterios avanzados, acordes con las necesidades de inversión en este sector en el que los desarrollos españoles han sido y son una referencia mundial.

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Carlos Bernabéu Gonzaléz

Arborea Intellbird