Drones para inspección de aerogeneradores

Con su capacidad de proporcionar una fuente de energía limpia, renovable, competitiva en costos y confiable, no sorprende que las turbinas eólicas desempeñen un papel importante para ayudar a cumplir los objetivos de eficiencia.

Según la Agencia Internacional de Energía (AIE), esta forma de producción de energía renovable en rápido crecimiento podría proporcionar el 18% de la electricidad mundial en 2025.

Esta dependencia adicional prevista de los parques eólicos significa que es imperativo que las turbinas se mantengan en óptimas condiciones, asegurando que funcionen de manera eficiente y tengan una vida útil prolongada para maximizar la producción y el retorno de la inversión.

Por lo tanto, la inspección periódica es crucial. Y los drones proporcionan un método rápido, preciso, seguro y eficiente para capturar estos datos, especialmente en comparación con métodos alternativos, como el acceso mediante cuerdas o la inspección en tierra.

Después de todo, ¿por qué hacer esto...?

...lo que puede consumir mucho tiempo, mucha mano de obra, ser costoso y requerir que el personal trabaje en altura...cuando se podría desplegar un dron...

...para reducir los tiempos de inspección en un 70%, mientras se recopilan datos precisos y se mantiene al personal alejado de peligros.

Este blog explora las ventajas del uso de drones para la inspección de parques eólicos y destaca algunas de las mejores plataformas.

Granizo, nieve, rayos, lluvia, sal y polvo son sólo algunas de las cosas que deben soportar los componentes de las turbinas eólicas.

Por lo tanto, las inspecciones de las turbinas eólicas son cruciales para mantener la seguridad, eficiencia y longevidad de las turbinas eólicas, y para maximizar el retorno de la inversión para los operadores de parques eólicos.

Las inspecciones periódicas ayudan a garantizar que las turbinas eólicas funcionen correctamente y que cualquier problema potencial se identifique y solucione antes de que se convierta en un problema importante. Esto puede ayudar a reducir el tiempo de inactividad, aumentar la producción de energía y prolongar la vida útil de la turbina.

Además, las inspecciones periódicas pueden ayudar a identificar y prevenir riesgos de seguridad, como grietas en las hojas y otros problemas estructurales que podrían provocar fallas en el equipo. Esto es importante para proteger a los trabajadores y al público de posibles lesiones o daños.

Además, las inspecciones pueden proporcionar datos e información que pueden utilizarse para el mantenimiento predictivo, permitiendo a los operadores de parques eólicos programar el mantenimiento y las reparaciones en función del estado real de la turbina, en lugar de en un cronograma establecido. Esto puede ayudar a reducir costos y aumentar la eficiencia.

Los defectos comunes en los parques eólicos incluyen:

Existen tres métodos principales para la inspección de turbinas eólicas. Estos son:

La siguiente tabla proporciona una descripción general de las ventajas de la inspección con drones, en comparación con otros métodos de inspección.

Y ahora profundizaremos en cada una de estas áreas para obtener una visión más detallada de cómo los drones pueden beneficiar las inspecciones de turbinas eólicas en comparación con los métodos alternativos tradicionales.

Los drones ofrecen un método de inspección seguro ya que no es necesario que los técnicos trabajen en altura.

Utilizando una variedad de cámaras especializadas, se pueden capturar información vital con los pies firmemente en el suelo.

Dependiendo de la envolvente operativa del dron, algunas plataformas brindan la posibilidad de realizar una inspección con vientos más fuertes en comparación con otros métodos.

Al igual que los drones, la inspección terrestre ofrece una ruta segura, ya que el fotógrafo permanece en el suelo, pero como veremos más adelante en este blog, este método puede ofrecer una captura de datos limitada.

Por el contrario, el uso de plataformas aéreas o acceso mediante cuerdas requiere que los técnicos trabajen en altura, lo que aumenta el factor de riesgo y también los posibles costos de seguro.

Los drones permiten la recopilación de datos de calidad.

Los UAS equipados con cámaras de alta resolución y otros sensores pueden realizar inspecciones detalladas, lo que brinda a los ingenieros una mejor comprensión del estado de la turbina. Las técnicas de inspección aérea también pueden capturar imágenes de los cuatro lados de la turbina.

La capacidad de utilizar sensores visuales y térmicos significa que los drones permiten un método versátil de recopilación de datos para obtener conocimientos más profundos y diversos.

Por ejemplo, esta vista en primer plano de una turbina eólica se obtuvo utilizando un dron y una cámara con zoom, todo ello mientras los operadores trabajaban a nivel del suelo. Observe cómo la cámara puede captar detalles minuciosos, como el número de serie, ideal para detectar pequeños defectos en una turbina eólica desde lejos.

Al utilizar rutas de vuelo preestablecidas, los drones permiten una recopilación de datos repetible, automatizada y consistente, y se pueden crear mapas y modelos para medir el tamaño de los daños.

Es cierto que las plataformas aéreas y de acceso mediante cuerdas ofrecen un buen nivel de captura de datos, ya que el personal puede acercarse a varias partes de la turbina y obtener un examen profundo más allá de la superficie. Y existe la ventaja adicional de que se puede realizar cierto mantenimiento en el momento de la inspección.

Sin embargo, este método presenta posibles problemas de accesibilidad y el error humano es evitable, lo que significa que la captura de datos a veces puede ser poco confiable o incompleta.

La calidad de los datos de la inspección del terreno puede ser muy pobre, especialmente en las áreas de sombra y las partes de las palas que se mueven rápidamente (hacia la punta).

Los drones proporcionan un método extremadamente rápido de recopilación de datos, que oscila entre 15 minutos y una hora.

Este no es el caso del acceso mediante cuerdas o la inspección del suelo.

El acceso por cuerda es lento porque se requieren muchas horas para instalar la cuerda y luego realizar una inspección manual de las palas.

La inspección del terreno también es lenta, ya que capturar imágenes de calidad desde todos los lados de la turbina lleva mucho tiempo.

Debido al factor tiempo, la inspección con drones es un método de inspección extremadamente eficiente, lo que significa que se pueden inspeccionar más turbinas en un día.

El costo de una turbina eólica se calcula tanto por el total de horas-hombre invertidas en el sitio como por la pérdida de ingresos por tener la turbina fuera de servicio.

En el acceso mediante cuerdas, la turbina debe estar parada durante varias horas, lo que provoca una grave pérdida de ingresos y el coste de tener técnicos especializados en las cuerdas.

También está la cuestión de la duración de cada encuesta, mientras que este método necesita más personal, lo que genera mayores costos laborales.

Por el contrario, los drones representan una gran relación calidad-precio y pueden tener un impacto positivo en el retorno de la inversión. La velocidad reduce el tiempo de inactividad, mientras que los costos laborales se mantienen al mínimo. Los drones se pueden utilizar para inspeccionar turbinas eólicas de forma remota, lo que reduce la necesidad de gastos de viaje y alojamiento para los trabajadores.

Y como los drones pueden proporcionar datos detallados sobre el estado de los componentes de las turbinas eólicas, que pueden usarse para predecir cuándo es necesario realizar mantenimiento o reemplazo, esto reduce el tiempo de inactividad a largo plazo debido al mantenimiento y aumenta la eficiencia general del parque eólico.

La inspección terrestre, por su parte, tiene costes bastante bajos; sin embargo, las limitaciones en comparación con un reconocimiento con drones la convierten en una solución inferior.

Eficientes, precisos, repetibles y seguros: los drones tienen importantes ventajas en comparación con los métodos más tradicionales de inspección de parques eólicos.

La siguiente tabla proporciona un resumen de las ventajas y desventajas de cada método, según la información anterior, y destaca por qué los drones proporcionan un método de inspección optimizado.

• Observación detallada del daño y examen más profundo más allá de la superficie.

• Mejor posibilidad de evaluar la gravedad y el alcance de los daños.

• Posibilidad de realizar reparaciones menores durante la inspección.

• Inspección segura ya que el fotógrafo permanece en el suelo.

• No es necesario parar el aerogenerador (en condiciones de poco viento).

• Es posible que solo se requiera que una persona complete la inspección.

• Inspección segura mientras el personal permanece en tierra.

• Inspección rápida que puede oscilar entre 15 minutos y 1 hora.

• Datos de calidad que pueden utilizarse para realizar una inspección detallada y medir el tamaño y la ubicación de los daños.

• Posibilidad de realizar una inspección con vientos más fuertes en comparación con otros métodos, con respecto a la resistencia al viento del dron.

• Posibilidad de recoger datos tanto con sensores visuales como térmicos.

• Recopilación de datos repetible, automatizada y consistente.

• Se necesitan más de tres personas en obra (mayor coste laboral).

• Pérdida de tiempo; Un técnico normalmente puede inspeccionar 1 o 2 turbinas por día y, en consecuencia, hay una pérdida de ganancias mientras la turbina eólica permanece fuera de servicio.

• Los técnicos trabajan en altura, por lo que hay un mayor factor de riesgo y coste de seguro.

• La calidad de los datos es mala, especialmente en las áreas de sombra y las partes de las aspas que se mueven rápidamente (hacia la punta).

• Dado que la configuración de la cámara debe estar en diferentes posiciones para capturar los cuatro lados de cada hoja, este método lleva mucho tiempo.

• La posibilidad de medir y localizar exactamente los daños es imposible debido al diferente ángulo de captura de las imágenes.

• Los datos recopilados se limitan a la superficie de la pala y, a menudo, no se puede determinar el alcance y la causa del daño.

Los drones térmicos pueden ayudar en las inspecciones de turbinas eólicas al proporcionar una vista detallada del estado de la turbina e identificar problemas potenciales que pueden no ser visibles con métodos de inspección visual.

Pueden recopilar datos como:

Este artículo se ha centrado principalmente en los parques eólicos terrestres, pero los drones también se pueden utilizar en parques eólicos marinos.

Los beneficios enumerados anteriormente se aplican a los molinos de viento ubicados en el mar, pero los UAS también brindan beneficios específicos para esta aplicación.

Esto incluye:

En general, el uso de drones para inspecciones de parques eólicos marinos puede proporcionar una forma segura, rentable, eficiente y detallada de monitorear las turbinas y predecir cuándo es necesario realizar mantenimiento o reemplazo.

Cuando se trata de inspeccionar turbinas eólicas con drones, existen varios flujos de trabajo para permitir la recopilación de datos más completa posible.

La siguiente información establece métodos de inspección óptimos para cada parte de la turbina.

La torre se divide en tres componentes principales:

Los principales problemas identificados son la corrosión, los hongos y las fugas de aceite. En los cimientos también podemos ver grietas en la superficie alrededor de la torre.

Para capturar datos de esta parte de la turbina, el dron vuela alrededor de la torre capturando datos desde cuatro lados que tienen una diferencia de orientación de 90 grados.

La góndola tiene múltiples áreas para inspección. Las principales partes a inspeccionar son las siguientes:

La góndola debe inspeccionarse desde todos los lados, como muestra el siguiente gráfico.

Las inspecciones de las hojas se pueden realizar de tres maneras: a las 12 en punto, a las 6 en punto o en posición fija.

Cada método tiene ventajas y desventajas, como se enumeran a continuación.

• Fondo mayormente claro

• Posibilidad de capturar fácilmente imágenes claras del borde de salida

• No es necesario realizar maniobras complicadas para volar a lo largo de la pala.

• Sin obstrucciones alrededor de la hoja

• El vuelo se puede realizar tanto manualmente como con una misión automatizada

• Facilidad de acceso

• Operar a la mínima altitud posible.

• Más rápido (en comparación con las 12 en punto)

• Poder eficiente

• Mantener un mejor contacto visual con el dron

• No es necesario realizar maniobras complicadas para volar a lo largo de la pala.

• El vuelo se puede realizar tanto manualmente como con una misión automatizada

• Extremadamente eficiente en el tiempo

• Eficiencia energética (un juego de baterías es suficiente)

• No es necesario girar las cuchillas durante la inspección.

• Ideal para condiciones sin viento

• Consume mucho tiempo ya que cada hoja debe moverse y detenerse en esta posición

• El dron debe alcanzar la altura máxima de la turbina eólica, por lo que no es energéticamente efectivo

• Dificultad en el contacto visual con el dron debido a la gran altitud.

• Consume mucho tiempo ya que cada hoja debe moverse y detenerse en esta posición

• Hay una obstrucción ya que la torre está justo detrás del borde de salida

• El borde de salida sólo se puede inspeccionar parcialmente desde un ángulo diagonal

• Se necesita un plan de vuelo automatizado específico

• Este tipo de inspección es muy difícil para la operación manual.

• El paso del cardán siempre debe ajustarse directamente vertical a la hoja

• Se deben inspeccionar varios lados de las aspas usando un cardán hacia arriba (por ejemplo, el lado que mira hacia el suelo en la aspa de las 3 en punto).

• La misión debe planificarse cuidadosamente para evitar obstrucciones.

Los drones son una gran herramienta para la inspección de parques eólicos y algunas de las soluciones líderes provienen de DJI. Éstas incluyen:

El M300 RTK es el dron más versátil de DJI. Beneficioso para las inspecciones de turbinas eólicas, tiene capacidades de carga útil intercambiables, integrándose con una amplia gama de cargas útiles, incluidas cámaras visuales/de zoom y térmicas, focos y cámaras cartográficas como la P1 para fotogrametría, la L1 para LiDAR y fotogrametría, y GeoSLAM ZEB. Escáner Horizon LiDAR y puede llevar varios accesorios a la vez.

Su fuerte envolvente operativa, como clasificación climática IP45, resistencia a una velocidad del viento de 15 m/s y temperatura de funcionamiento de -20 °C a 50 °C, permite al dron inspeccionar turbinas eólicas en una variedad de condiciones y es particularmente beneficioso para tratar con condiciones hostiles descubiertas en el mar durante las inspecciones de turbinas eólicas marinas.

Cuando se utiliza con la serie H20, el dron puede realizar funciones de inspección inteligentes y automatizadas.

Su detección y posicionamiento en seis direcciones aumenta la seguridad del vuelo cuando se vuela alrededor o cerca de turbinas eólicas, mientras que su largo tiempo de vuelo significa que se pueden recopilar más datos en una misión y la función de batería intercambiable en caliente reduce el tiempo de inactividad del dron.

La serie M30 es similar al M300 RTK en rendimiento (aunque tiene una carga útil fija), pero es una opción más pequeña y portátil.

Su tiempo de vuelo máximo de 41 minutos aumenta la eficiencia, mientras que su clasificación IP55, su envolvente operativa de -20 °C a 50 °C y su resistencia a la velocidad del viento de 15 m/s le permiten recopilar datos de inspección de parques eólicos en una variedad de condiciones.

Las funciones de inspección inteligente, como el marcado de puntos objetivo, hacen que las inspecciones de turbinas eólicas sean más eficientes, mientras que una serie de funciones de seguridad mejoran la seguridad en cada misión.

A diferencia del M300 RTK, la serie M30 tiene un sistema de cámara fija, por lo que carece de la versatilidad del M300, pero tiene sensores de calidad para la inspección de parques eólicos, como una cámara gran angular de 12 MP y una cámara con zoom de 48 MP. El M30T también viene con un sensor térmico (resolución de 640 x 512) para inspecciones térmicas de parques eólicos. El dron se puede integrar con el reflector y el altavoz LP12, lo que ayuda a iluminar áreas de una turbina eólica en condiciones de poca luz.

La serie Mavic 3 Enterprise ofrece una solución altamente portátil y versátil para la inspección de turbinas eólicas: el Mavic 3E proporciona datos de calidad topográfica, mientras que el Mavic 3T (en la foto de abajo) permite la recopilación de datos térmicos.

Ambos drones son plegables y, con un peso de poco más de 900 g, son significativamente más ligeros y compactos que las series M300 RTK y M30.

El Mavic 3E es una buena opción para inspecciones de turbinas eólicas, gracias a su sensor gran angular de calidad topográfica (4/3 CMOS, 20 MP, obturador mecánico, disparo rápido a intervalos de 0,7 segundos) y su cámara telescópica de 12 MP con capacidad de zoom, ideal para identificar parques eólicos. defectos desde lejos.

Mientras tanto, el Mavic 3T se puede implementar para inspecciones visuales y térmicas de parques eólicos, gracias a su sensor térmico de 640 x 512, su cámara gran angular de 48MP y su cámara con zoom de 12MP.

Los drones, que tienen capacidades de planificación de misiones, se pueden integrar con un módulo RTK para mejorar la precisión, pueden alcanzar un tiempo de vuelo máximo de 45 minutos y se benefician de la detección omnidireccional. Sin embargo, a diferencia del M300 RTK y el M30, no tienen clasificación IP.

El DJI Mini 3 Pro es una opción popular para inspeccionar turbinas eólicas y es un dron básico particularmente útil para personas que están comenzando o probando el caso de uso.

Si bien carece de algunas de las funciones más avanzadas de las plataformas empresariales más potentes de DJI, el Mini 3 Pro tiene mucho que ofrecer.

Su peso inferior a 250 g lo hace extremadamente portátil. También lo ubica en la categoría de peso más segura y significa que los operadores no requieren entrenamiento con drones (A2 CofC o GVC, aunque lo recomendamos para mejorar la experiencia del piloto) y significa que los pilotos pueden operar en la subcategoría A1 de la categoría abierta (vuelos sobre áreas no involucradas). personas, pero no sobre multitudes) lo que permite un gran margen para inspecciones de techos sin necesidad de permisos CAA, etc.

El dron puede grabar videos de 4k/60 fps, lograr fotografías de 48 MP con un sensor de/1,3 pulgadas y tiene un tiempo de vuelo de 34 minutos. También es significativamente más rentable en comparación con los otros drones mencionados en este artículo.

El uso de drones para la inspección de turbinas eólicas puede proporcionar datos detallados y precisos, mejorar la eficiencia y la seguridad, reducir costos y aumentar el rendimiento general del parque eólico.

Como tal, los UAS se han convertido en una herramienta clave para la inspección de turbinas eólicas y ofrecen importantes beneficios en comparación con métodos más tradicionales que pueden ser menos eficientes, menos seguros, menos detallados y menos regulares que las inspecciones realizadas por drones.

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