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Gigantes del viento sí, pero todavía amarrados al suelo

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Alcanzan alturas de 200 metros, dibujan una circunferencia de hasta 130 m de diámetro y pueden suministrar electricidad a más de 5000 familias.Efectivamente, estamos hablando de aerogeneradores. Como fuente de energía limpia y renovable, los aerogeneradores se valen únicamente de la energía del viento.

El calentamiento global de la tierra y las catástrofes naturales relacionadas con el mismo, han convencido a los gobiernos de muchos países del mundo de la necesidad de reducir la emisión a la atmósfera de gases de efecto invernadero. Para lograrlo es necesario disminuir la cantidad de combustibles fósiles que son quemados para suministrar energía. En este sentido las fuentes de energía renovables tales como la hidráulica, solar, biomasa o la del viento tienen un futuro prometedor. Empleando solamente la fuente eólica, se tendría suficiente para abastacer 50 veces las necesidades energéticas del planeta entero.

Saciando el apetito de energía de China

Una geografía favorable para el viento (estepas ventosas al norte y al oeste y miles de kilómetros de costa en el este y al sur) nos conducen al gigante asiático. China, el mayor exportador del planeta en la actualidad, tiene un insaciable hambre de energía para lo cual el uso de la energía limpia del viento se convierte en una solución perfecta. El gobierno chino así lo ha entendido y por ello subvenciona el sector para mantener la industria activa y para que esta se desarrolle más rápidamente.

Los aerogeneradores se instalan tanto en tierra como en mar. La robustez y la fiabilidad del sistema son aspectos que disfrutan de la máxima prioridad porque por ejemplo, cuando se trata de realizar el trabajo de mantenimiento, el acceso a los aerogeneradores emplazados en el mar (conocidos como offshore) solamente es posible por helicóptero y siempre que el tiempo acompañe. La alta concentración de sal del aire cercano a la costa es también una de las mayores amenazas a las que se exponen los componentes allí expuestos. Las condiciones se complican también con los gradientes de temperatura de los climas continentales (hasta +50°C en verano y -40°C en invierno) o las vibraciones causadas por la rotación constante de las palas. Los aerogeneradores se diseñan para que funcionen durante más de 20 años lo cual significa que los componentes de automatización deben estar preparados para aguantar las duras condiciones ambientales.

El sistema X20 de B&R: superando condiciones extremas

El sistema X20 demostró estar extremadamente preparado para estos retos. En unas pruebas para la industria aeroespacial (que resultan ser válidas también para aerogeneradores), el sistema X20 logró resultados sobresalientes. Las pruebas están diseñadas para determinar los límites del dispositivo sometiéndolo a cambios extremos de temperatura cuando de forma simultánea se le aplica una vibración constante. De esta forma es posible sacar conclusiones sobre los márgenes de operación y de vida media estimada del producto. Según declaraciones del responsable de la empresa externa que realizó las pruebas, el sistema X20 sobrepasa de manera clara los límites de productos de otros fabricantes que están en el mercado.

Estos excelentes resultados (junto con la disponibilidad de gran cantidad de módulos que pueden ser empleados en diferentes tareas) hacen que el X20 sea un sistema perfecto para su uso en aerogeneradores. Un módulo X20 especial puede medir y mostrar parametros clave tales como la tensión, frecuencia y la fase de la red eléctrica mientras al mismo tiempo calcula la cantidad de energía que produce el aerogenerador. Otro módulo se encarga de la transmisión óptica de datos entre módulos X20 situados en la base del aerogenerador y en la góndola en lo alto de la torre.

La tecnología openSAFETY facilita nuevas estrategias de seguridad

La situación más peligrosa que hay que vigilar de manera constante en un aerogenerador es el exceso de velocidad del rotor. Esto puede ser causa de rotura de la pala y consiguiente voladura de sus partes. Con una masa de varias toneledas por pala y una velocidad nominal de alrededor de 300 km/h el daño causado puede ser devastador. Es por ello que los componentes de seguridad empleados en aerogeneradores juegan un papel muy importante. La tecnología de seguridad integrada, basada en openSAFETY, se incluye en el sistema X20 eliminando la necesidad de doble cableado y proporcionando funciones de diagnóstico adicionales. El conjunto permite la implementación de estrategías y conceptos de seguridad totalmente nuevos con las máximas garantías.

La cabeza de un aerogenerador es el software de aplicación usado para controlar el gigante. Existen muchas empresas de ingeniería que además del diseño de las partes mecánicas y eléctricas del aerogenerador, ofrecen soluciones de software para controlar el sistema. En tales circunstancias, el carácter abierto de la plataforma B&R permite una integración rápida y eficiente de dicho software. Another possibility is the industry-specific software platform from B&R. Making adjustments for the respective wind turbine (customizing) is done on site. Large and experienced wind turbine manufacturers are capable of developing the entire system controller themselves.

Tiempos de puesta en marcha reducidos con generación automática de código

Los controles en lazo cerrado inteligentes maximizan la producción de energía al mismo tiempo que minimizan la carga sobre los componentes del sistema. Para simular la física del aerogenerador se emplean modelos matemáticos que posteriormente permiten probar el software de aplicación en la oficina.De esta forma se acortan los tiempos de puesta en marcha. Con la ayuda de herramientas de simulación se desarrollan modelos y algoritmos complejos que deberán ser adecuadamente compilados para la arquitectura de automatización empleada. Un método elegante y eficiente para esto es la generación automática de código; por ejemplo, modelos y algoritmos desarrollados en Matlab® y Simulink® pueden ser compilados para su uso como código de programa empleando para ello la herramienta Automation Studio Target for Simulink® . Los algoritmos y los modelos estarán así disponibles para su uso en la herramienta de programación Automation Studio.

Las herramientas de diagnóstico remoto proporcionadas por B&R facilitan, durante y después de la puesta en marcha, el acceso a todos los parámetros y datos importantes en un aerogenerador. Como resultado se pueden planificar mejor los intervalos de mantenimiento y programar de forma eficiente dicho trabajo.

La puesta en marcha exitosa de varios sistemas demuestra una y otra vez la eficiencia de las herramientas de diagnóstico y las amplias posibilidades que ofrecen. Soluciones de hardware elegantes como las que propone B&R permiten poner en práctica nuevas estrategias de control con un aumento en la funcionalidad y disminuyendo los costes al mismo tiempo. La alta calidad y larga disponibilidad de productos B&R garantiza a los clientes unas condiciones ideales a lo largo del ciclo de vida entero del aerogenerador.

Ejemplo
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