Actualizado: 05/07/2024
En el mundo de la energía eólica, el clima húmedo y frío puede ser el peor enemigo de una turbina eólica. Las aspas del rotor cubiertas de hielo pueden causar desequilibrio rotacional, lo que lleva a un mayor desgaste. En tales casos, las turbinas se deben desconectar durante varios días, resultando en pérdidas significativas para los operadores debido a la pausa en la producción de electricidad.
Los métodos tradicionales de deshielo, como alfombrillas calefactoras o la pulverización de agentes antihielo desde helicópteros, pueden ser increíblemente caros.
Ahora, por primera vez, un equipo de expertos del Instituto Fraunhofer de Tecnología de Fabricación y Materiales Avanzados IFAM y del Instituto Fraunhofer de Ingeniería de Fabricación y Automatización IPA ha logrado usar drones para proteger las aspas del rotor contra el hielo. Esta nueva técnica alternativa rentable fue desarrollada como parte del proyecto «TURBO – Recubrimiento temporal mediante drones«.
Para usar drones para prevenir el hielo, se deben cumplir una serie de condiciones. Los materiales de revestimiento utilizados para este propósito no solo deben ser respetuosos con el medio ambiente, sino que también deben demostrar buena adherencia y suficiente durabilidad para que permanezcan en los rotores durante semanas y los protejan del hielo.
El sistema de pulverización utilizado para aplicar estos revestimientos necesita ser altamente preciso y al mismo tiempo ligero. Finalmente, los propios drones deben tener una alta capacidad de carga y permitir un control muy preciso.
Para cumplir con todos estos requisitos, los investigadores desarrollaron un material de revestimiento prototipo hecho de urea y cera. Este material de revestimiento es respetuoso con el medio ambiente, demuestra una buena adherencia y puede ser aplicado eficientemente utilizando una técnica de pulverización, asegurando un secado rápido.
Para proteger contra la formación de escarcha, el revestimiento fue probado en una cámara de hielo en el instituto, confirmando su rendimiento confiable. El equipo de Fraunhofer IPA construyó el equipo para aplicar el revestimiento, que consiste en una pequeña bomba que presiona la mezcla fluida de urea/cera a alta presión en una lanza larga y delgada con una boquilla de solo 0.3 mm de diámetro.
Incluso a velocidades de viento de hasta 35 km/h, el sistema de bomba sin aire puede rociar gotas con un diámetro de 100 micrómetros precisamente en los bordes de las aspas del rotor, donde se solidifican. Los bordes son particularmente importantes ya que es aquí donde comienza el proceso de formación de hielo cuando el aire húmedo y frío golpea la turbina.
El Dr. Oliver Tiedje, gerente del proyecto en Fraunhofer IPA, y su equipo determinaron los parámetros técnicos utilizando simulaciones de dinámica de fluidos.
Nuestra década de experiencia en la modelización de procesos de revestimiento realmente nos ayudó. Pudimos recurrir a esta experiencia. Sin embargo, tuvimos que adaptar los parámetros del proceso a la geometría compleja de las turbinas eólicas.
Dr. Oliver Tiedje
Los investigadores planean colaborar con socios industriales para refinar la técnica y hacerla adecuada para la producción a gran escala. Los drones se pueden emplear para aplicar revestimientos en una variedad de aplicaciones, como proteger las turbinas eólicas y las líneas aéreas en el transporte ferroviario del hielo, así como para la rehabilitación de edificios mediante la reparación de defectos en el revoco en secciones de difícil acceso.
Deja una respuesta