Proceso de detección de un ave u objeto volador.

Proceso de detección de un objeto volador, en particular un ave,

al nivel de un solo aerogenerador (1), en elcual se utilizan medios de detección de al menos un ave u otro objeto volador por ondas radio, en forma deal menos dos radares (5), caracterizado por que consiste en:

- posicionar dos radares (5) independientes uno de otro (5);

- inclinar cada radar (5) sobre su eje horizontal de modo que la altura vertical de la haz de ondas(9) emitida en el eje de dicho aerogenerador (1) por cada radar (5) englobe toda o parte de una esfera(4) formada por el volumen teórico de barrido de las palas en rotación del aerogenerador (2);

- transformar la imagen analógica resultante en dos dimensiones de cada radar (5) en una imagendigital independiente para cada radar (5);

- aplicar en cada imagen digital de cada radar (5), por un lado, una zona de guardia externa (7) endos dimensiones cuyo centro está posicionado en el centro de la esfera (4) y cuyas dimensionesson superiores a aquellas de dicha esfera (4) y, por otro lado, una zona de guardia interna (8) dedimensiones inferiores o iguales a aquellas de dicha esfera (4), creando un volumen de guardia paracada radar (5), siendo entonces los límites de este volumen la proyección, perpendicularmente ala mediana del ángulo vertical de la haz de ondas emitida por el radar (5), de los límites en dos dimensionesdefinidos en esta misma mediana, sobre los límites externos en tres dimensiones de lamisma haz;

- posicionar y ajustar independientemente cada radar (5) a una distancia del aerogenerador (1) demodo que las zonas de guardia (7, 8) de cada radar (5) se completen en función de la zona globalde guardia formada por la suma de las zonas de guardia respectivas (7, 8) de cada radar (5), siendoesta zona global de guardia de dimensiones inferiores a aquellas del espacio total barrido pordicho radares (5);

- en ausencia de objeto, crear una imagen de referencia de la zona de guardia externa (7);

- efectuar una acción de parada o de deceleración de dicho aerogenerador (1) en cuanto se detecteun objeto volador dentro de dicha zona de guardia externa (7), por un cambio de estado de dichaimagen de referencia de dicha zona de guardia externa (7);

- en cuanto se alcance una velocidad de seguridad o en caso de parada del movimiento de las palas del aerogenerador, crear una imagen de referencia de la zona de guardia interna (8);

- mantener la parada o la deceleración del aerogenerador (1) mientras se detecta un nuevo objetoen la zona de guardia interna (8), por un cambio de estado de dicha imagen de referencia de dichazona de guardia interna (8);

- controlar la reactivación del aerogenerador (1) en cuanto ningún objeto esté detectado dentro dela zona global de guardia.

Proceso de detección de un ave u objeto volador

La presente invención está relacionada con el ámbito ornitológico, en el marco de la preservación de las especies de aves u otros animales voladores en los alrededores de un sitio industrial.

La invención hallará una aplicación muy particular en la detección de un ave dentro de un parque industrial de producción energética de tipo eólico y la prevención de colisiones de aves contra las palas en movimiento de los aerogeneradores industriales de producción eléctrica.

Los aerogeneradores industriales provocan una mortalidad no despreciable de aves por colisión con las palas, más específicamente al nivel de su extremo libre. La Liga para la Protección de las Aves (LPA) estima así que las mortalidades alcanzan entre 0, 01 y 36 aves por aerogenerador y por año, todas las especies confundidas.

Para la gran mayoría de las pequeñas especies de aves (por ejemplo la familia de los passeriformes o de los apódidos, tales como el vencejo) que pueden entrar en colisión con las palas de los aerogeneradores, la importancia de su población hace que esta tasa de mortalidad sea despreciable en comparación con otras fuentes de mortalidad: tráfico en carreteras, líneas eléctricas y aéreas, predadores, en particular los animales domésticos (gato, perro, etc.) .

La situación es sin embargo distinta en cuanto a las especies de gran tamaño, tales como los rapaces (águilas, buitres, milanos o similares) u otros grandes veleros (cigüeñas o similares) . En efecto, estas especies presentan poblaciones reducidas con una tasa de reproducción poco elevada. Por consiguiente, la mortalidad adicional relacionadas con los aerogeneradores es entonces significativa para estas especies y su reducción es un verdadero desafio, tanto más teniendo en cuenta que estas especies son raras, en mal estado de conservación o son objeto de compromisos nacionasles e internacionales de protección.

Un análisis de la investigaciones llevadas a cabo sobre los casos de mortalidad de especies de aves patrimoniales por colisión con aerogeneradores muestra en primer lugar que la distribución geográfica de los casos de mortalidad cubre muchas regiones del globo: Europa del Norte (pigargo de cola blanca) , Alemania (milano real) , Escocia (águilas reales) , España (buitre leonado, alimoche, cigüeña blanca, cigüeña negra) , Estados-Unidos de América (águilas reales) , Australia (wedged tailed eagle = águila de cola de cuña) , Francia (cigüeña blanca) o Japón (sea eagle = águila marina) .

Por otro lado, estas especies muestran una gran confianza de cara a los aerogeneradores en rotación (buitres y milanos) . Pueden volar en el espacio barrido por las palas, tanto en buenas condiciones méterológicas como en caso de mala visibilidad, tales como las águilas en Escocia. Algunas especies (milano real, águila real, pigargo de cola blanca) frecuentan activamente los parques eólicos para nutrirse de los cadáveres de otras aves entradas en colisión con las palas.

Además, los riesgos de colisión son especialmente elevados en los ejes principales de desplazamiento que presentan generalmente particularidades de situación : relieve, exposición, condiciones de viento. Estas particularidades son buscadas por las aves, dado que facilitan sus desplazamientos, formando una zona de ascendencia térmica o de ascendencia orográfica. Los riesgos de colisión aumentan también considerablemente a proximidad de los sitios de alimentación o de reproducción que concentran un gran número de aves.

Se notará que las colisiones intervienen lo más a menudo entre la parte distal las palas y los extremos corporales de las aves (cabeza, cola y al nivel de la punta del ala) . Por consiguiente, una hipótesis planteada es que más cerca se encuentran las aves de los aerogeneradores, menos anticipan la velocidad de rotación de las palas, pudiendo el extremo de estas últimas alcanzar velocidades de hasta 200 km/h.

La importancia de estas mortalidades en las especies consideradas como patrimoniales constituye un freno no despreciable a los desarrollos y a la explotación de los parques eólicos, y ya ha resultado en una causa de paradas temporales o definitivas de las máquinas en los Estados Unidos (Altamont Pass, California) o en España, una vigilancia permanente de los parques eólicos por ornitólogos (Australia) o bien una cancelación de proyectos de implantación (Alemania) . Estas paradas y los contenciosos que las acompañan fragilizan las inversiones financieras ligadas al desarrollo de la energía eólica renovable, desde el punto de vista tanto del desarrollo como de la explotación de los parques eólicos.

Una solución que consiste en adaptar el diseño de los aerogeneradores y su implantación en sitios que acogen especies raras sigue siendo un enfoque poco fructuoso, por un lado, debido a los fundamentos teóricos en ciernes sobre el determinismo y el funcionamiento de los desplazamientos de las aves y, por otro lado, debido a que estos

desplazamientos en el tiempo y el espacio conservan una parte significativa de estocasticidad ligada a la propia dinámica de las especies y de los individuos.

Para consiliar el desarrollo eólico y la conservación de la biodiversidad se han desarrollado métodos y dispositivos que permiten parar los aerogeneradores en caso de riesgo inminente de colisión con una especie patrimonial.

Los sistemas más eficaces comprenden medios de detección y de estimación de la distancia por ondas radio, es decir radares (para « Radio Detection And Ranging ») , para vigilar los parques eólicos. Además, la detección por radar ya ha sido utilizada ampliamente por los ornitólogos para el estudio de los desplazamientos de aves, en particular en el momento de las emigraciones.

Se notará que los radares son usualmente utilizados para la detección y la medida de la distancia de objetos en el espacio por emisión y recepción de ondas electromagnéticas hiperfrecuencias. Las modalidades de ejecución y las aplicaciones prácticas son actualmente muy variadas, pero los dispositivos más utilizados y más accesibles financiariamente son actualmente los radares de tipo « marina ». Estos últimos son generalmente radares giratorios, de impulsión en banda X, S o L, de ángulo de altura de haz de aproximadamente 20°. Son generalmente utiliza dos en el plano horizontal, es decir que la mediana del ángulo vertical de la haz de emisión es paralela al horizonte.

En la práctica, los objetos detectados en la haz de emisión de las ondas de radares son proyectados en la mediana del ángulo vertical de dicha haz de emisión. Dichos objetos detectados son entonces representados en forma de uno o varios ecos en un plano bidimensional.

Un inconveniente mayor de esta detección reside en que más alejado de la fuente de emisión de las ondas de radares esté un objeto, menos fiable es su detección. En efecto, más la distancia entre el objeto y dicha fuente aumenta, más impreciso es el eco resultante en términos de dimensiones y de posición.

Tal y como evocado más arriba, tales radares ya han sido utilizados para la detección de las aves en vuelo. Tres métodos de detección son principalmente utilizados en el marco ornitológico mediante un solo radar.

Un primer método posiciona la mediana del ángulo vertical de la haz de radar en un plano paralelo al horizonte. Utilizando la función « trail » de los radares, es posible cartografiar la trayectoria de las aves en un plano horizontal en dos dimensiones. Esta técnica no permite sin embargo conocer la altitud de las aves en vuelo.

Un segundo método posiciona la mediana del ángulo vertical de la haz de radar en un plano perpendicular al horizonte. Es entonces posible determinar la altitud de las aves respecto al suelo, pero en ningún caso conocer sus trayectorias.

Finalmente, el último método posiciona la mediana del ángulo vertical de la haz de radar de modo inclinado, según un ángulo variable, generalmente de 45° respecto al horizonte. Teóricamente, este posicionamiento permite indicar las altitudes y la dirección de desplazamiento de las aves. En la práctica, es sin embargo poco utilizado, ya que requiere un procesamiento matemático de los datos para determinar la altitud. Además, el espacio de detección es más limitado que para los otros dos métodos de detección.

Otros sistemas combinan dos radares, uno en posición vertical, el otro en posición horizontal. Estos sistemas, utilizados en los aeropuertos en prevención del riesgo de colisión de las aves con los aviones, permiten conocer, para un espacio dado, las altitudes y las trayectorias de las aves. Sin embargo, no permiten determinar de modo específico... [Seguir leyendo]

1. Proceso de detección de un objeto volador, en particular un ave, al nivel de un solo aerogenerador (1) , en el cual se utilizan medios de detección de al menos un ave u otro objeto volador por ondas radio, en forma de al menos dos radares (5) , caracterizado por que consiste en:

- posicionar dos radares (5) independientes uno de otro (5) ;

- inclinar cada radar (5) sobre su eje horizontal de modo que la altura vertical de la haz de ondas

(9) emitida en el eje de dicho aerogenerador (1) por cada radar (5) englobe toda o parte de una esfera (4) formada por el volumen teórico de barrido de las palas en rotación del aerogenerador (2) ;

- transformar la imagen analógica resultante en dos dimensiones de cada radar (5) en una imagen digital independiente para cada radar (5) ;

- aplicar en cada imagen digital de cada radar (5) , por un lado, una zona de guardia externa (7) en dos dimensiones cuyo centro está posicionado en el centro de la esfera (4) y cuyas dimensiones son superiores a aquellas de dicha esfera (4) y, por otro lado, una zona de guardia interna (8) de dimensiones inferiores o iguales a aquellas de dicha esfera (4) , creando un volumen de guardia para cada radar (5) , siendo entonces los límites de este volumen la proyección, perpendicularmente a la mediana del ángulo vertical de la haz de ondas emitida por el radar (5) , de los límites en dos dimensiones definidos en esta misma mediana, sobre los límites externos en tres dimensiones de la misma haz;

- posicionar y ajustar independientemente cada radar (5) a una distancia del aerogenerador (1) de modo que las zonas de guardia (7, 8) de cada radar (5) se completen en función de la zona global de guardia formada por la suma de las zonas de guardia respectivas (7, 8) de cada radar (5) , siendo esta zona global de guardia de dimensiones inferiores a aquellas del espacio total barrido por dicho radares (5) ;

-en ausencia de objeto, crear una imagen de referencia de la zona de guardia externa (7) ;

- efectuar una acción de parada o de deceleración de dicho aerogenerador (1) en cuanto se detecte un objeto volador dentro de dicha zona de guardia externa (7) , por un cambio de estado de dicha imagen de referencia de dicha zona de guardia externa (7) ;

- en cuanto se alcance una velocidad de seguridad o en caso de parada del movimiento de las palas del aerogenerador, crear una imagen de referencia de la zona de guardia interna (8) ;

- mantener la parada o la deceleración del aerogenerador (1) mientras se detecta un nuevo objeto en la zona de guardia interna (8) , por un cambio de estado de dicha imagen de referencia de dicha zona de guardia interna (8) ;

-controlar la reactivación del aerogenerador (1) en cuanto ningún objeto esté detectado dentro de la zona global de guardia.

2. Proceso de detección según la reivindicación 1, caracterizado porque consiste en posicionar cada radar (5) en altura sobre un pilono (6) .

3. Proceso de detección según las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque consiste en utilizar para cada radar (5) un radar de tipo « marina », de tipo radar giratorio en banda X, S o L.

4. Proceso de detección según las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado porque consiste en utilizar para los radares (5) antenas fijas acopladas.

5. Proceso de detección según las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el ajuste de dichos radares (5) consiste en reducir la longitud de impulso para que la media longitud de impulso de cada radar

(5) sea inferior o igual a la distancia más corta entre dicho radar (5) y el perímetro externo de la zona de guardia externa (7) de dicho radar (5) .

6. Proceso de detección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque consiste en efectuar medidas complementarias en forma de una programación del sistema de detección según distintos parámetros: día/noche, horas, estaciones, condiciones meteorológicos o probabilidad de ocurrencia de las aves, o bien realizar una grabación en video.

7. Proceso de detección según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque consiste en emitir ondas polarizadas.