Aprendiendo sobre inspecciones de palas de aerogeneradores usando drones

El uso de drones en la industria eólica ha facilitado y mejorado en muchos sentidos la inspección recurrente que se debe hacer a las turbinas, alargando así la vida de los activos. 

Las turbinas eólicas se han inspeccionado tradicionalmente mediante el acceso humano a las palas a través de cuerdas, así como también a través del uso de cámaras con teleobjetivos que se colocan en la base de las turbinas para fotografíar los lados y bordes de las palas, pero el uso del dron ha llegado para revolucionar la industria eólica (y no sólo). 

Veamos a continuación una comparación entre estas tres opciones:

	Seguridad	Costo	Eficiencia	Tiempo
Inspección con cuerdas	Debido a que los técnicos trabajan en alturas este método conlleva un alto riesgo.	Requiere más personal (mínimo 3 personas) y costos de seguros elevados debido al riesgo, por lo que este método es costoso.	Por la cercanía a los daños, los resultados que se obtienen son buenos, ya que permite ver de cerca los daños y el alcance de éstos.	Hasta 6 horas por cada inspección y 1-2 turbinas al día.
Inspección con drones	Riesgo bajo. Es un método seguro.	El trabajo puede ser realizado por una persona y no requiere costos adicionales. Suele ser el más económico de los tres métodos.	La facilidad de acceso del dron nos permite un mayor nivel de detalle lo que resulta en datos de alta calidad.	El tiempo de inspección por aerogenerador puede ser desde 20 a 45 minutos.
Inspección en tierra	Riesgo bajo. Es un método seguro.	El trabajo puede ser realizado por una persona y no requiere costos adicionales. Más económico que la inspección con cuerdas.	La calidad de los datos es pobre y poco precisa, sobre todo en algunas zonas del aerogenerador.	Hasta 6 horas por cada inspección y 1-2 turbinas al día.

Como hemos visto en la tabla anterior, el uso del dron permite una mayor accesibilidad a la información del estado de las turbinas, acelera el proceso, se reduce el peligro para los trabajadores y se minimizan los costos. 

Y es que la inspección con drones no solo reduce los riesgos humanos implícitos en el uso de cuerdas sino que podría reducir el costo de inspección hasta un 70% en comparación con los métodos tradicionales.

Adicionalmente, la inspección de las palas y torres se lleva a cabo en un menor tiempo, reduciendo el tiempo en el que el aerogenerador permanece parado para su inspección.

Otra de las ventajas de usar drones para la inspección de las turbinas eólicas es que las cámaras que se utilizan pueden ser duales — RGB y IR (imágenes térmicas), permitiendo acceder a un tipo de información que en la forma convencional no es posible.

Con las fotografías térmicas podemos conocer en algunos casos y en función del espesor de la sección de la pala, el estado de la composición interna de la pala e identificar así problemas más serios de una forma rápida y eficaz en comparación con otros métodos que requieren de mayor tiempo.

¿Por qué es  importante una inspección de al menos una vez al año de las palas de los aerogeneradores?

Los aerogeneradores están expuestos a diversos factores ambientales que podrían dañarlos y, dependiendo de su ubicación, son más propensos a algunos tipos de daños que a otros. 

Los que están ubicados en el mar o cerca del mar corren el riesgo de que la sal provoque rápidamente la oxidación de sus partes o la rápida erosión de uno de los lados de sus palas más expuestos como es el “borde de ataque”.

Otros factores ambientales como la nieve, la lluvia, el granizo, los rayos e incluso la exposición constante a los rayos UV podrían, con el tiempo, deteriorar el estado de las palas de los aerogeneradores y otros componentes.

Entre los daños más habituales se encuentran la corrosión, las fugas de grasa o suciedad, las deformaciones superficiales, el desconche de la pintura, erosión por vida en servicio, pitting y roturas. Así como también, daños al sistema anti rayos (también conocido como el receptor SAR).

Pero también podría haber otros daños internos que solo es posible verlos con cámaras térmicas.

El deterioro de los aerogeneradores y la falta de inspecciones podría reducir la vida útil de los aerogeneradores y en el peor de los casos podría provocar una tragedia.

Las inspecciones permiten maximizar la eficiencia de las turbinas eólicas en la producción de energía y ayudan a las empresas de O&M.

Es por ello que es de vital importancia la inspección planificada de las palas de los aerogeneradores.

¿Cómo debemos inspeccionar un WTG usando drones?

Antes de comenzar la inspección, la turbina eólica deberá ser detenida (con las palas en posición de “bandera” o en dirección del viento) por parte del responsable de la propiedad. 

Una vez detenido, nosotros planteamos dos métodos para realizar la inspección:

En el primer método la posición de las palas, en relación a un reloj, están detenidas de la siguiente manera: una pala marca las 12 horas, la siguiente marca las 4 horas y la siguiente marca las 8 horas. Y en esta única posición son inspeccionadas todas las palas.

En el segundo método, las palas son inspeccionadas una por una en la posición vertical, moviendo cada pala para su inspección, a la posición de “las 12 horas” que llamaremos en este caso “posición de estrella”.

Principales características de cada método:

Método 1: Inspección de todas las palas en una posición fija.

Método 2: Inspección con cada pala en vertical.

–Solapamiento de aprox. 50% entre imágenes. -La cámara debe ser de una calidad mayor de 24mp. -El enfoque de la cámara fijo en 50 mm. –Distancia de seguridad entre el dron y las palas de 8 a 10 metros, en el caso de los drones que tienen sensor de colisión esta distancia podría reducirse de 6 a 8 metros. –Gimbal horizontal para la pala en posición de “las 12 horas”. –Gimbal inclinada para el caso de las palas en la posición de “4 horas” y “8 horas”.

– Solapamiento de aprox. 50% entre imágenes. -La cámara debe ser de una calidad mayor de 24mp. -El enfoque de la cámara fijo en. 50 mm. –Distancia de seguridad entre el dron y las palas de 6 a 8 metros, en el caso de los drones que tienen sensor de colisión esta distancia podría reducirse de 4 a 5 metros. -Gimbal horizontal.

En el primer método, la principal ventaja es la rapidez, ya que una vez parado el aerogenerador se toman fotos de todas las palas sin ningún otro contratiempo.

La principal desventaja es la dificultad, ya que si no se cuenta con sistemas para vuelos autónomos el piloto debe tener mucha experiencia en este tipo de inspección, especialmente para tomar imágenes de los lados de las palas que están hacia abajo y tener cuidado con los obstáculos durante el vuelo.

Por su parte, el segundo método tiene como principal ventaja la facilidad de inspeccionar todas las partes de la pala y el vuelo es menos complicado. 

Su principal desventaja es el tiempo que demora todo el proceso, ya que cada pala debe ser movida por el encargado a la posición de “las 12 horas” para ser inspeccionada una por una.

En ambas inspecciones, el proceso se realiza a través de la toma de fotografías, nunca video y el tiempo total invertido en cada uno de estos métodos sigue siendo significativamente inferior en comparación con los métodos tradicionales.