1 Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicasAutor: Rafael Torres Silva Tutor: Prof. Dr. Ricard Bosch Tous 02 de Noviembre de 2016
2 Introducción Capacidad instalada del sector eólico en el mundo (GW)
3 Casos reales de incendios en turbinas eólicasNúmero de casos de incendios en parques eólicos de (Fuente: CWIF) Media de 18 incendios al año. Estos valores tienden a crecer con el aumento del número de aerogeneradores en el mercado. Varios con perdidas de vidas humanas. Dificultad de combatir el fuego debido a la altura del aerogenerador y desprendimiento de partes en llamas.
4 Pérdidas económicas causadas por incendiosAerogenerador de2MW Incendio Nuevo Aerogenerador ~3,000,000€ Ingresos anuales generados ~700,000€/turbina Tiempo de Reemplazo: a 12 meses Total ~ 3,700,000€/accidente
5 Materiales combustibles en turbinas eólicasPuntos donde se concentran fluidos inflamables Transmisión y Generador Eje del rotor Control de paso Control de orientación
6 Normas y certificados internacionalesParlamento Europeo Directiva 2006/42 / CE - Define los estándares que las máquinas en general deben cumplir incluido aerogeneradores y sus componentes DNV GL - Det Norske Veritas SE Sistemas de detección y extinción tienen que superar diferentes pruebas realizadas por laboratorios de un miembro de la European Fire Security Group (EFSG).
7 Guías de Buenas PrácticasNational Fire Protection Association NFPA Identificación y Protección de los peligros para Instalaciones de Generación Eólica Instituto Nacional de Seguridad e Higiene NTP 1022, 1023 y Describen las principales medidas de prevención y protección durante el mantenimiento de aerogeneradores
8 Riesgos principales Caída de rayos Fallos mecánicos e hidráulicosFallo en las instalaciones eléctricas
9 Caída de rayos Aerodinámica de las palas Efecto Bernoulli
10 Caída de rayos Ley de Paschen Tensión de ruptura
11 Dispositivo avisador de rayosInformación meteorológica en tiempo real Evitar accidentes Suspender el mantenimiento cuando el riesgo sea alto Parar la generación
12 Riesgos principales Caída de rayos Fallos mecánicos e hidráulicosFallo en las instalaciones eléctricas
13 Fallos mecánicos e hidráulicosEngranajes Sobrecalentamiento de cojinetes Fatiga Uso de aceites incorrectos Temperatura de aceite incorrecta Vibraciones Sobrecarga
14 Fallos mecánicos e hidráulicosFrenados Paradas de emergencia
15 Riesgos principales Caída de rayos Fallos mecánicos e hidráulicosFallo en las instalaciones eléctricas
16 Fallo en las instalaciones eléctricasFallo en la tierra Cortocircuitos Arcos eléctricos Disyuntores Inversores Capacitores Filtro de harmónicos Sistemas de control Baterías Transformadores
17 Fallo en las instalaciones eléctricasBaterías de plomo-ácido Bien mantenidas Bien ventilado Producción de H2 Cortocircuito en las baterías del sistema de control de paso ( Vensys 62 de 1.2MW )
18 Fallo en las instalaciones eléctricasFenómeno de resonancia Harmónicos Altos valores de corriente Sobrecalentamiento
19 Fallo en las instalaciones eléctricasDisyuntores Sobrecargas Conexiones atornilladas Vibraciones
20 Medidas de protección Protección contra rayosMinimizar los riesgos en los sistemas eléctricos Recubrimientos de protección contra Incendios Mantenimiento Formación Evitar fuentes de ignición Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio Seguros
21 Protecciones contra rayosDescargas Negativas Descargas Positivas
22 Protecciones contra rayosVestas V90 de 3MW Clase I 7 receptores R42m, R39m, R35m, R30m, R25m, and R20m Conductor de cobre de 50 mm2 Banda de acero
23 Protecciones contra rayosUnidad de Transferencia de Corriente proveniente de Rayos, (UTCR) Conductores de latón instalados en el cuerpo de la torre
24 Protecciones contra rayosParte posterior de la góndola Anemómetros Luces de aviación Anillo de acero que está conectado al chasis de la góndola Pararrayo
25 Protecciones contra rayosSistemas de conexión a tierra Fundación de la torre como su referencia de tierra Dos cables paralelos de 1x50mm2 de la tierra conectan la base de la torre al topo
26 Protecciones contra rayosPalas atingidas fuera de la zona de los receptores Penetra la pala y se crea un arco dentro Presión y la temperatura elevadas Daños considerables
27 Sistemas de protección pasivosProtección contra rayos Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos Recubrimientos de protección contra Incendios Mantenimiento Formación Evitar fuentes de ignición Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio Seguros
28 Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricosLos disyuntores compactos Fusibles de protección de semiconductores Dispositivos de vigilancia de corriente diferencial Dispositivos de medida de corriente residuales Cables PVC por Barras colectoras
29 Sistemas de protección pasivosProtección contra rayos Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos Recubrimientos de protección contra Incendios Mantenimiento Formación Evitar fuentes de ignición Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio Seguros
30 Recubrimientos de protecciónResinas retardantes Amplio uso en construcción civil Fibra de vidrio y carbono Hasta 120 min de resistencia Uso no obligatorio
31 Sistemas de protección pasivosProtección contra rayos Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos Recubrimientos de protección contra Incendios Mantenimiento Formación Evitar fuentes de ignición Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio Seguros
32 Mantenimiento Periodicidad Nivel de calidad FrecuenteSistema de transmisión Devanados del generador Transformador Sistemas hidráulicos Cojinetes Mantenimiento de las palas Vehículo aéreo no tripulado
33 Sistemas de protección pasivosProtección contra rayos Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos Recubrimientos de protección contra Incendios Mantenimiento Formación Evitar fuentes de ignición Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio Seguros
34 Formación Error humano es todavía una de las principales causas de los accidentes Cómo funcionan los sistemas de extinción Rutas de salida Entrenamientos regulares de evacuación Evitar llevar posible fuentes de ignición o material combustible Ropas sucias de aceite o solventes No fumar
35 Sistemas de protección pasivosProtección contra rayos Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos Recubrimientos de protección contra Incendios Mantenimiento Formación Evitar fuentes de ignición Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio Seguros
36 Seguros Seguro de la propiedad Seguro de la garantíaModalidad todo riesgo Rotura de maquinaria Cortocircuitos Tempestades Incendios Seguro de la garantía Normalmente por 5 años Solo cubre los costes de la pieza defectuosa
37 Seguros Estímulo activo de las aseguradoras WindProMétodos de reducción de riesgo WindPro 20% de sus reclamaciones accidentes con fuego €4 millones anualmente Instalar sistemas de prevención y extinción Descuentos en las primas Se recuperaría 5 a 7 años Vida útil de 20 años
38 Sistemas de protección activosDetección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones
39 Detección Detectores de llama por infrarrojos 3 sensoresDetectar el CO2 Longitudes de onda específicas No son muy habituales para aplicaciones dentro de los aerogeneradores
40 Detección Detectores de humos lineales Principio de la reflexiónRayos infrarrojos Puede monitorizar una distancia de 5-100m Más indicados para almacenes y lugares donde el techo sea muy alto
41 Detección Detector de Humo por Aspiración ContinuoDos longitudes de onda diferentes Infrarrojo y el azul Diferenciar partículas de humo, polvo y vapor Buena fiabilidad
42 Detección Detector de llamas multi-sensores Solución más avanzadaSensores infrarrojos Detector de temperatura Detector de CO Fuegos lentos
43 Sistemas de protección activosDetección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones
44 Monitorización de la instalaciónDetección debe estar conectada a un sistema de monitorización Controlado de manera remota Conexión de internet VPN Se instalan sistemas de comunicación en la góndola y en el pie de la torre Conectados pero funcionan de manera autónoma Sistema SCADA de control Ethernet Fibra óptica Radio
45 Sistemas de protección activosDetección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones
46 Sistemas de extinción de incendiosSistemas de gas CO2, argón o nitrógeno Sistemas fiables Desplazan el oxígeno Sistemas de agua Regadera, pulverizada, nebulizada o espumas. Enfriar el local del incendio Controlar las llamas Polvos o aerosoles No son adecuados
47 Sistemas de extinción de incendiosSistemas de tubos termosensibles y fluido a presión 3M NOVEC Simple No depende de electricidad para la detección Robusto Muy poco o ningún tipo de mantenimiento No se ve afectado por la variación de la temperatura, vibraciones u otros contaminantes Puede actuar desde pequeños espacios como armarios de control, o bien en los frenos del aerogenerador o en el transformador
48 Sistemas de extinción de incendiosSistemas de actuación directa Sistema de actuación indirecta
49 Sistemas de extinción de incendiosDisposición para la instalación
50 Sistemas de protección activosDetección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones
51 La desactivación de las instalacionesSistemas mecánicos eléctrico y hidráulico deben ser apagados Aerogenerador desconectado de la red de distribución automáticamente Excepciones Luces de emergencia Sistemas de información de emergencia Fuente autónoma de alimentación Seguro para evitar reconexiones No deben depender de una lógica de control
52 Análisis casuística Caso 1 – Caída de Rayo Caso 2 – Fallo MecánicoCaso 3 – Mantenimiento deficiente Caso 4 – Fallo en la instalación eléctrica
53 Caso 1 - Caída de rayo Aerogenerador 2 MW Pala fue atingidaMantenimiento deficiente Residuos de aceite del sistema de paso Góndola se incendió por consecuencia Pérdida 2,000,000€
54 Caso 2- Fallo mecánico Aerogenerador de 1,5MWFallo en el anillo colector del ventilador del generador Pérdida 800,000€
55 Caso 3 – Mantenimiento deficienteDisyuntor Sobrecalentamiento conexiones atornilladas Mala instalación Mantenimiento deficiente Vibraciones 1 MW, Pérdida 500,000€.
56 Caso 4 - Fallo en las instalaciones eléctricasCanunda, Australia Incendio durante el mantenimiento Fallo eléctrico Falta de formación Pérdida 2,000,000€.
57 Conclusiones y futuras investigacionesDiagnosticado las causas más comunes de incendio Medidas de prevención La importancia del mantenimiento Pueden aumentar los números de incendios Pérdidas económicas significativas Offshore Difícil acceso Instalación sistemas de extinción Interés del propietario y de la aseguradora Reducción de primas
58 Muchas Gracias!