Procedimiento y dispositivo para la verificación térmica del estado estructural de plantas eólicas.

Procedimiento para verificar el estado estructural de plantas eólicas en forma de ruedas eólicas

(1) que presentan varias palas de rotor (4), en donde las plantas eólicas son exploradas por una o varias instalaciones de detección termográfica (6) instaladas en y/o dentro de un emplazamiento móvil (2) y los valores de medición así determinados son evaluados en busca de posibles defectos, caracterizado porque los valores de medición determinados se evalúan tomando en cuenta las cargas térmicas y/o dinámicas condicionadas por el funcionamiento de las palas de rotor (4) en el momento de la medición.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12182635.

Solicitante: HGZ Patentvermarktungs GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Am Wambach 12 45481 Mühlheim ALEMANIA.

Inventor/es: ZELL, HORST.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO,... > MOTORES DE VIENTO > F03D11/00 (Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase)
  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > INVESTIGACION O ANALISIS DE MATERIALES POR DETERMINACION... > Investigación o análisis de materiales mediante... > G01N25/72 (Investigación de la presencia de grietas)

PDF original: ES-2544638_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y dispositivo para la verificación térmica del estado estructural de plantas eólicas La presente invención se refiere a un procedimiento para comprobar el estado estructural de plantas eólicas en forma de ruedas eólicas que presentan varias palas de rotor, en donde las plantas eólicas o las palas de rotor son detectadas por una o varias instalaciones de registro termográfico instaladas en y/o dentro de un emplazamiento móvil y los valores de medición así determinados son evaluados en busca de posibles defectos.

En la medida en que se va incrementando la importancia de las energías regenerativas, en el transcurso de los últimos años se han construido cada vez más plantas eólicas en todo el ámbito internacional. Debido a los fuertes vientos que predominan sobre las superficies acuáticas, en particular de los mares, también se construyen cada vez más y más plantas eólicas offshore, es decir, mar adentro. Éstas tienen la ventaja decisiva de que se emplazan en sitios menos atractivos y, por lo tanto, no perjudican en el paisaje. Al igual que otras instalaciones industriales, las plantas eólicas también deben ser sometidas a un mantenimiento periódico a intervalos regulares. Esto es aún más aplicable a las plantas eólicas, debido a que las mismas están expuestas a elevadas cargas dinámicas. Por lo tanto, las verificaciones del estado estructural, en particular de las palas de rotor, deben efectuarse a intervalos comparativamente cortos.

En particular en el caso de las plantas eólicas offshore, estas inspecciones son muy problemáticas por vía marítima, debido a que el personal debe ser trasladado en una embarcación al sitio de la respectiva rueda eólica. Además, los trabajos de inspección en las palas del rotor requieren grandes habilidades acrobáticas, puesto que el personal debe disponer de una formación de montañismo o una formación de trepador industrial similar a la de los montañeros. Una condición previa adicional para esta inspección es que la respectiva pala de rotor se encuentre por lo menos aproximadamente en la posición horaria de las seis horas. Cuando la verificación de la primera pala de rotor se haya completado, es necesario girar la rueda eólica para llevar la siguiente pala de rotor a ser verificada a la posición horaria de las seis horas. Es obvio que esto va asociado con un considerable esfuerzo. Por el documento DE 10 2010 048 400.8 o el documento WO 2011/113402 A1 se conoce un procedimiento y un dispositivo para la verificación del estado estructural de plantas eólicas en forma de ruedas eólicas que presentan varias palas de rotor. Para esto se emplean vehículos aéreos, normalmente helicópteros. Los mismos disponen de instalaciones de detección apropiadas a bordo, por ejemplo, en forma de cámaras que registran imágenes de radiación térmica, con las que se captan los datos necesarios para la inspección. A este respecto, se ha demostrado que los valores de medición para las palas de rotor - de manera totalmente independiente de posibles defectos - en parte están severamente adulterados. Esto a su vez se debe principalmente a las cargas térmicas que actúan sobre las palas de rotor y que están relacionadas con su funcionamiento. Es decir, debido a la fricción con el aire durante la rotación, las palas de rotor se someten a una carga térmica; se calientan en mayor o menor medida, específicamente de una manera irregular a lo largo de los contornos de la pala de rotor. También se han demostrado como problemáticas las cargas dinámicas, condicionadas por la rotación de las palas de rotor. Un procedimiento similar que usa un dron se describe en el documento US 2010/013260 A1.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención consiste en proveer un procedimiento para la verificación del estado estructural de plantas eólicas mediante instalaciones de detección termográfica, por el que se puedan determinar valores de medición tan exactos como sea posible.

Este objetivo se logra debido a que los valores de medición determinados se evalúan teniendo en cuenta las cargas térmicas y/o dinámicas condicionadas por el funcionamiento de las palas de rotor en el respectivo momento de la medición.

Durante el servicio normal en forma de la rotación de las palas de rotor y el movimiento de otros componentes estructurales sometidos a cargas dinámicas se producen importantes cargas térmicas. Las mismas están relacionadas principalmente con la fricción entre las palas de rotor y el aire durante la rotación. Debido a errores de aceleración, causados por la rotación, también se producen desviaciones adúltera antes. Los errores de medición asociados a esto afectan sustancialmente los resultados de medición de las instalaciones de detección termográfica. Por lo tanto, los valores de medición determinados sólo son evaluados o emitidos, respectivamente, después de haber tomado en cuenta correspondientemente las cargas térmicas condicionadas por el funcionamiento de las palas de rotor durante su rotación. A este respecto, se debe considerar el momento de la medición y la carga eventualmente existente en ese momento. La consideración de estas cargas tiene como resultado una evaluación y documentación plástica y precisa desde el punto de vista espacial y de posición.

Concretamente, esto significa que los datos de las cargas térmicas y/o dinámicas condicionadas por el momento de la medición se relacionan con los valores de medición determinados. Es decir, por una parte se determinan valores de medición absolutos a través del dispositivo termográfico. Éstos, sin embargo, luego deben relacionarse con los datos que toman en cuenta las cargas térmicas de las palas de rotor que estaban dadas en el momento de la medición. Formulado de otra manera, de los valores de medición determinados por vía termográfica se deben sustraer los datos que han sido influenciados por condiciones externas tales como la fricción con el aire, el tiempo, la temperatura ambiente, la época del año, etc. Lo que queda entonces son los valores de medición reales que permiten sacar conclusiones sobre defectos reales en las palas de rotor.

Finalmente, esto resulta en que los valores de medición se emiten tomando en cuenta los datos relacionados, es decir, después de procesar los errores de medición de temperatura mediante un software especial y una corrección asociada correspondiente se efectúa entonces la evaluación y emisión de los valores de medición relacionados, es decir, adaptados o corregidos, respectivamente. Los datos brutos de los resultados de medición se ven influenciados de manera determinante por el funcionamiento de las palas de rotor, es decir, por su rotación, durante la que se calientan debido a la fricción con el aire. Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención está previsto que se tomen en cuenta las cargas térmicas causadas por fricción durante el funcionamiento de las palas de rotor. Lo mismo rige también para otras formas de carga térmica, tales como la radiación solar, la temperatura exterior, etc.

En otra forma de realización de la presente invención está previsto que se tomen en cuenta las cargas dinámicas condicionadas por la rotación de las palas de rotor. Esta corrección puede ser necesaria, si los errores de aceleración que se producen por la rotación de las palas de rotor pudieran tener un efecto adulterante sobre los resultados de medición definitivos.

Hasta un cierto grado estas cargas pueden ser estandarizadas, ya que las cargas térmicas y dinámicas de las palas de rotor corresponden a ciertas leyes o regularidades, en particular aquellas causadas por la fricción con el aire en el caso de las cargas térmicas y aquellas condicionadas por la rotación en el caso de las cargas dinámicas. En este sentido se debe... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para verificar el estado estructural de plantas eólicas en forma de ruedas eólicas (1) que presentan varias palas de rotor (4) , en donde las plantas eólicas son exploradas por una o varias instalaciones de detección termográfica (6) instaladas en y/o dentro de un emplazamiento móvil (2) y los valores de medición así determinados son evaluados en busca de posibles defectos, caracterizado porque los valores de medición determinados se evalúan tomando en cuenta las cargas térmicas y/o dinámicas condicionadas por el funcionamiento de las palas de rotor (4) en el momento de la medición.

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los datos de las cargas térmicas y/o dinámicas condicionadas en el momento de la medición se correlacionan con los valores de medición determinados.

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los valores de medición se emiten tomando en cuenta los datos correlacionados.

4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se toman en cuenta las cargas térmicas causadas por la fricción durante el funcionamiento de las palas de rotor (4) .

5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se toman en cuenta las cargas 15 dinámicas condicionadas por la rotación de las palas de rotor (4) .

6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las cargas térmicas y/o dinámicas se toman en cuenta separadamente por segmentos de la pala de rotor (4) .

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque se toman en cuenta por lo menos los segmentos que comprenden el borde delantero (24) , la superficie de pala (25) y el borde trasero (26) .

8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque como emplazamiento móvil se usa un vehículo aéreo de tipo homologado y/o una aeronave tripulada tal como un helicóptero (2) , un balón aerostático, un zepelín, una cometa o un dron.

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las tomas termográfica se realizan mediante la técnica de infrarrojos de banda dual.

10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la pala de rotor (4) se explora en su totalidad y/o sólo en su superficie en estado parado o en funcionamiento.

11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque se correlacionan datos obtenidos por escaneo y por medición termográfica o medición de terahertz, respectivamente.