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Un concepto de seguridad optimiza los aerogeneradores

  • 03/07/2009, Granollers (Barcelona)

  • Por definición, un aerogenerador es una máquina funcional que se encuadra en el ámbito de aplicación de la Directiva de Máquinas y necesita una declaración CE de conformidad.

 

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Todo grupo de máquinas individuales que estén estructuradas y se accionen de manera que funcionen como un conjunto, tienen consideración de máquina. Mediante el marcado CE, el fabricante certifica la conformidad de la máquina en relación con las Directivas europeas aplicables (Directivas UE) y la realización de todos los procedimientos de evaluación de la conformidad obligatorios para la máquina.

El Marcado CE no debe entenderse como un criterio de calidad. Sirve para que el fabricante exprese que su máquina cumple las especificaciones mínimas de las Directivas UE en cuanto a seguridad y protección sanitaria.

Puesto que las Directivas UE no pasan de forma automática e inmediata a derecho nacional, deben ser los estados miembros del Territorio Económico Europeo quienes las traspongan a derecho nacional.

No dejar la seguridad en manos del azar

La EN 61400, que consta de varias partes, es una norma esencial en cuanto a los requisitos de técnica de seguridad para aerogeneradores. En la parte 1 se enuncian los requisitos de seguridad de un aerogenerador.

Hay dos razones por las que deben tenerse más en cuenta los aspectos de técnica de seguridad en los aerogeneradores. En primera línea, se trata de los requisitos de seguridad para máquinas e instalaciones definidos en la Directiva Europea de máquinas. Por otra parte, la utilización de una técnica de automatización segura brinda ventajas económicas que justifican el mayor coste de las inversiones.

Invertir es rentable

La detección prematura de fallos en un aerogenerador es sumamente importante. Aproximadamente el 80% de todos los fallos se deben a vibraciones y roturas por vibraciones, consecuencia de interacciones adversas entre los elementos de una cadena cinemática que se dan pese al dimensionado mecánico absolutamente correcto de los distintos componentes. Actualmente se están desarrollando soluciones de software que evalúan, por ejemplo, señales específicas emitidas por el material fatigado y que envían los mensajes pertinentes a la empresa usuaria. En principio, este procedimiento sólo permite reaccionar con retraso. El objetivo debe ser, por tanto, detectar prematuramente y reducir las interacciones y cargas máximas que se producen en el aerogenerador. La solución es una técnica de automatización segura que reaccione con la rapidez necesaria a diferentes factores durante el funcionamiento del aerogenerador y contribuya así a una vida útil más larga de la misma.

El análisis de riesgos es uno de los principales puntos y objeto, por tanto, de varias normas como, por ejemplo, EN 954-1, EN 12100, EN ISO 13849-1, EN 62061 ó EN 141121.

Solución de seguridad optimizada

Gracias al diseño redundante y a las funciones de comprobación internas, el sistema de seguridad cumple los requisitos hasta la categoría 4 según EN 954-1, Ple según EN ISO 13849 y SIL 3 según EN 62061. El PNOZmulti reacciona de manera selectiva a los dispositivos y las señales desencadenantes como, por ejemplo, parada de emergencia, interruptores de vibración y supervisores de velocidad, posición y presión. Mediante una reacción selectiva del sistema de control a cada situación de fallo, las fuerzas y los pares  se reducen en los puntos en que actúan y se transmiten en forma de cargas extremas y permanentes.

La ventaja es una clara reducción del desgaste mecánico, por ejemplo, de los frenos y del engranaje, con el consiguiente aumento de la vida útil. Las soluciones de seguridad actuales de los aerogeneradores se basan en una simple conexión en serie de señales de seguridad. Lógicamente, la reacción es siempre idéntica: el aerogenerador se frena en seco. En consecuencia, la estructura mecánica ha de diseñarse con arreglo a estas condiciones de funcionamiento. Mediante la utilización del PNOZmulti y su reacción diferenciada a diferentes situaciones de funcionamiento se consigue una amplia reserva de dimensionado para los componentes de la góndola y de la torre, con la consiguiente reducción de los trabajos de servicio y los peligros. En vista del encarecimiento de precios de las materias primas, la posibilidad de reducir los costes es un efecto secundario bienvenido.

El sistema de control configurable PNOZmulti garantiza que, si falla el sistema de mando o algún componente, el aerogenerador pasará a un estado seguro para las personas y el material. Esto puede significar, por ejemplo, que se reduzcan las revoluciones del rotor, se anulen todos los movimientos o se desconecten tensiones peligrosas que no sean necesarias para la función de seguridad. El PNOZmulti supervisa varios pulsadores de parada de emergencia, el interruptor principal de baja tensión, el circuito de seguridad de presión de aceite y sellado hermético del transformador de media tensión y la Pitch Logic Unit. A esto se suma la supervisión de numerosos límites de potencia activa, vibración, revoluciones del generador y del rotor, y la posición acimutal en sentido horario y antihorario (transposición de líneas).

PNOZmulti evalúa asimismo las señales de la instalación de detección de incendios. Todas las funciones del sistema de control se parametrizan gráficamente en el PC mediante una herramienta de configuración. Como dispositivo de memoria para el programa creado se utiliza una chip card reescribible varias veces que se introduce en el dispositivo base PNOZmulti. El programa de usuario del sistema de control está protegido por contraseñas y, por tanto, no puede desactivarse accidentalmente, por errores de manejo o manipulación no autorizada. El interface de diagnóstico integrado de serie en el sistema de control permite realizar un diagnóstico online a pie de instalación o un diagnóstico a distancia mediante el servidor COM, muy fácil de configurar. Gracias a esto, el personal de servicio podrá consultar, a través de una red TCP/IP, todos los datos y estados relevantes del dispositivo en un PC remoto que tenga instalada la versión de servicio de la herramienta de configuración y preparar específicamente las intervenciones. La versión de servicio del software respalda solamente las funciones de diagnóstico para evitar de forma segura modificaciones voluntarias o accidentales del programa.

Conclusión

La inversión en la seguridad de los aerogeneradores no solo brinda ventajas económicas y de seguridad, sino que está claramente especificada en las Directivas vigentes. Un desgaste mecánico claramente inferior, la reducción de gastos de renovación de material y la consiguiente prolongación de los periodos de servicio a más de 20 años se hacen notar muy positivamente a largo plazo. Por otra parte, el aumento de la protección contra la manipulación y la reducción de las cargas favorecen la asegurabilidad y primas más bajas al disminuir la probabilidad de que el aerogenerador sufra daños.

Autor

Sandor Kaufmann

Internationaler Vertrieb

Pilz GmbH & Co. KG

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