La Universidad Pública de Navarra (UPNA) ha celebrado recientemente la V Jornada de Proyectos sobre Aerogeneradores del Instituto de Ciudades Inteligentes, un encuentro en el que se presentaron avances de varias investigaciones relacionadas con el funcionamiento y el mantenimiento de estas instalaciones. El evento, organizado por el catedrático Alfonso Carlosena, reunió trabajos de investigación y tesis doctorales en curso centrados en tres ámbitos: la supervisión del estado de los aerogeneradores a partir de sus vibraciones; el desarrollo de sensores que miden esas vibraciones y son capaces de funcionar con un consumo reducido; y la mejora de los sistemas que regulan la producción e incorporan la electricidad generada a la red.
Un aerogenerador transforma la energía del viento en electricidad mediante el movimiento de sus palas. Durante su funcionamiento, los cambios del viento y el propio giro de las palas ejercen sobre la estructura fuerzas que varían continuamente y generan vibraciones. Sus componentes están expuestos, además, a cambios de temperatura y a otras condiciones ambientales. Por este motivo, analizar cómo responde la máquina ayuda a detectar posibles alteraciones, evitar interrupciones imprevistas e, incluso, estimar el tiempo útil de vida de la estructura.
Las vibraciones como fuente de información
Uno de los principales bloques temáticos de la jornada estuvo dedicado al análisis de las vibraciones. Aunque estas oscilaciones forman parte del funcionamiento normal de un aerogenerador, sus características pueden cambiar cuando aparece algún fallo en la estructura o en uno de sus componentes. También evolucionan y cambian con el envejecimiento propio de las estructuras. El estudio de estas señales permite monitorizar de forma continua la máquina y detectar los cambios estructurales que se producen. Los sensores registran cómo vibra el aerogenerador y los sistemas de análisis procesan esa información y la comparan con el comportamiento ideal. Una variación significativa puede indicar un deterioro o un cambio en las condiciones de funcionamiento.
Así, Mahdi Ahi, estudiante de doctorado en la UPNA, presentó una investigación sobre la supervisión de la salud estructural de los aerogeneradores mientras se encuentran en funcionamiento. Esta técnica, conocida como «monitoreo de la integridad estructural», busca detectar posibles alteraciones sin necesidad de detener la instalación ni desmontar sus componentes.
Por su parte, Josep Font Moré, ingeniero de monitorización del estado y la salud estructural en la empresa Nordex, abordó uno de los principales retos de estos sistemas: distinguir entre los cambios producidos por un posible deterioro y los originados por factores ambientales, como la temperatura o la velocidad del viento. Su intervención se centró en distintas estrategias para reducir la influencia de esos factores ambientales y operativos sobre los resultados del análisis.
Para cerrar este bloque, Miroslav Zivanovic Jeremic, investigador del Instituto ISC, expuso un trabajo sobre un método para estudiar las vibraciones que genera un aerogenerador, conocido como «decremento aleatorio», y que puede ser implementado directamente en los sensores de aceleración para hacer un análisis en tiempo real «Computación en el borde».
Sensores de bajo consumo
En la jornada, no solo se presentaron resultados relacionados con el procesamiento de datos, sino también con el diseño de los dispositivos utilizados para recoger la información. Dos ponentes de la UPNA (José María Algueta Miguel, investigador colaborador de proyecto, y Yoan Lima Cairo, estudiante de doctorado) explicaron el funcionamiento de un sensor de muy bajo consumo diseñado para medir y analizar las vibraciones de los aerogeneradores. El dispositivo procesa y transmite los datos y, gracias a su reducido consumo energético, puede funcionar durante más tiempo en zonas de difícil acceso sin necesidad de sustituir o recargar la batería con frecuencia.
Esta cuestión estuvo relacionada con la investigación presentada por Aimar Echeverría Bravo, estudiante de doctorado en la UPNA, quien detalló cómo aprovechar las vibraciones de los aerogeneradores para producir pequeñas cantidades de electricidad mediante unos equipos denominados «dispositivos de recolección de energía». Esta energía podría alimentar sensores mencionados más arriba y otros dispositivos de bajo consumo y reducir así la necesidad de baterías o conexiones por cable.
Control de la producción y conexión a la red
La jornada también abordó los sistemas encargados de controlar la producción del aerogenerador y de incorporar la electricidad generada al sistema eléctrico. En concreto, Naroa Ramos Arocena, estudiante de doctorado en la UPNA, compartió una investigación sobre controladores pasivos para los convertidores que conectan los parques eólicos a la red. Estos últimos dispositivos adaptan la tensión y la frecuencia de la electricidad producida, mientras que los primeros contribuyen a que su integración en la red sea estable.
Finalmente, Daniel Lacheta Lecumberri, que realiza un doctorado industrial de la UPNA en la empresa tecnológica Vors Control, analizó el sistema que regula el ángulo de las palas para controlar la potencia del aerogenerador y protegerlo cuando aumenta la intensidad del viento. Este trabajo planteó en qué condiciones el citado mecanismo puede alcanzar su límite de actuación.
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