Autor: Rafael Torres Silva Tutor: Prof. Dr. Ricard Bosch Tous

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1 Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas
Autor: 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 eólicas
Número 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 incendios
Aerogenerador 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 eólicas
Puntos donde se concentran fluidos inflamables Transmisión y Generador Eje del rotor Control de paso Control de orientación

6 Normas y certificados internacionales
Parlamento 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 Prácticas
National 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 hidráulicos
Fallo 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 rayos
Información 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 hidráulicos
Fallo en las instalaciones eléctricas

13 Fallos mecánicos e hidráulicos
Engranajes Sobrecalentamiento de cojinetes Fatiga Uso de aceites incorrectos Temperatura de aceite incorrecta Vibraciones Sobrecarga

14 Fallos mecánicos e hidráulicos
Frenados Paradas de emergencia

15 Riesgos principales Caída de rayos Fallos mecánicos e hidráulicos
Fallo en las instalaciones eléctricas

16 Fallo en las instalaciones eléctricas
Fallo en la tierra Cortocircuitos Arcos eléctricos Disyuntores Inversores Capacitores Filtro de harmónicos Sistemas de control Baterías Transformadores

17 Fallo en las instalaciones eléctricas
Baterías 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 eléctricas
Fenómeno de resonancia Harmónicos Altos valores de corriente Sobrecalentamiento

19 Fallo en las instalaciones eléctricas
Disyuntores Sobrecargas Conexiones atornilladas Vibraciones

20 Medidas de protección Protección 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

21 Protecciones contra rayos
Descargas Negativas Descargas Positivas

22 Protecciones contra rayos
Vestas 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 rayos
Unidad de Transferencia de Corriente proveniente de Rayos, (UTCR) Conductores de latón instalados en el cuerpo de la torre

24 Protecciones contra rayos
Parte posterior de la góndola Anemómetros Luces de aviación Anillo de acero que está conectado al chasis de la góndola Pararrayo

25 Protecciones contra rayos
Sistemas 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 rayos
Palas 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 pasivos
Protección 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 eléctricos
Los 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 pasivos
Protección 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 protección
Resinas retardantes Amplio uso en construcción civil Fibra de vidrio y carbono Hasta 120 min de resistencia Uso no obligatorio

31 Sistemas de protección pasivos
Protección 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 Frecuente
Sistema de transmisión Devanados del generador Transformador Sistemas hidráulicos Cojinetes Mantenimiento de las palas Vehículo aéreo no tripulado

33 Sistemas de protección pasivos
Protección 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 pasivos
Protección 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 garantía
Modalidad 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 WindPro
Métodos 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 activos
Detección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones

39 Detección Detectores de llama por infrarrojos 3 sensores
Detectar 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 reflexión
Rayos 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 Continuo
Dos 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 avanzada
Sensores infrarrojos Detector de temperatura Detector de CO Fuegos lentos

43 Sistemas de protección activos
Detección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones

44 Monitorización de la instalación
Detección 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 activos
Detección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones

46 Sistemas de extinción de incendios
Sistemas 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 incendios
Sistemas 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 incendios
Sistemas de actuación directa Sistema de actuación indirecta

49 Sistemas de extinción de incendios
Disposición para la instalación

50 Sistemas de protección activos
Detección Monitorización de la instalación Sistemas de extinción de incendios La desactivación de las instalaciones

51 La desactivación de las instalaciones
Sistemas 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 Mecánico
Caso 3 – Mantenimiento deficiente Caso 4 – Fallo en la instalación eléctrica

53 Caso 1 - Caída de rayo Aerogenerador 2 MW Pala fue atingida
Mantenimiento deficiente Residuos de aceite del sistema de paso Góndola se incendió por consecuencia Pérdida 2,000,000€

54 Caso 2- Fallo mecánico Aerogenerador de 1,5MW
Fallo en el anillo colector del ventilador del generador Pérdida 800,000€

55 Caso 3 – Mantenimiento deficiente
Disyuntor Sobrecalentamiento conexiones atornilladas Mala instalación Mantenimiento deficiente Vibraciones 1 MW, Pérdida 500,000€.

56 Caso 4 - Fallo en las instalaciones eléctricas
Canunda, Australia Incendio durante el mantenimiento Fallo eléctrico Falta de formación Pérdida 2,000,000€.

57 Conclusiones y futuras investigaciones
Diagnosticado 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!