Aerogeneradores en los que el rotor gira a velocidades diferentes, proporcionales a la velocidad del viento

1.- DIAGRAMA DE FASES DE LA PUESTA EN MARCHA AEROGENERADORES

El sistema de control debe asegurar la operación automática y fiable de parques eólicos. Para conseguir esto, los componentes relevantes y las variables del sistema deben ser monitorizadas continuamente. Para mantener los rangos permisibles de las variables del sistema, el sistema de gestión puede provocar que el sistema funcione en estados de operación predeterminados y reconozca y prevea faltas o situaciones de emergencia. Para esto, el sistema de gestión debe influir en el funcionamiento del aerogenerador y del parque eólico a través de las señales de control y los valores de referencia para las variables del sistema. Además de la operación fiable, otra meta es alcanzar el óptimo compromiso entre la producción de energía y bajos esfuerzos mecánicos y eléctricos en el aerogenerador y sus componentes. La figura 1 muestra la estructura del sistema de gestión para un aerogenerador de velocidad variable con un convertidor electrónico. Esta figura presenta un esquema con los más importantes estados y evolución entre ellos. En un sistema con las palas fijas o de velocidad fija, el sistema de control se simplifica aunque la filosofía del control sigue siendo la misma. La denominación de cada uno de los estados en el panel del aerogenerador o en el telemando puede variar de un fabricante a otro y a menudo están en inglés.

7.1 Estados de funcionamiento y control de un aerogenerador

El aerogenerador está normalmente en modo automático. De todas formas, durante el mantenimiento y la puesta en servicio es necesario operar manualmente o semiautomáticamentela planta (por ejemplo, algunas señales del sistema tienen que ser introducidas manualmente). Los estados de funcionamiento temporales solamente pueden estar activos durante un tiempo máximo. Después de que el máximo tiempo se ha sobrepasado, se comienza la
desconexión debido a que hay que suponer que hay un fallo en el sistema. Sin embargo, la duración durante el funcionamiento estacionario no está limitado. La planta permanece en este estado mientras se cumplan todas las condiciones de funcionamiento normal. En los siguientes diagramas se muestra la estructura y los
mensajes correspondientes. En todos los estados de funcionamiento, las condiciones de operación normal deben ser comprobadas continuamente. Solamente el cambio de una condición puede provocar el cambio a parada (stop), apagado (shut-down), desconexión debido a fallo (faultdisconnection) o parada de emergencia (emergency-disconnection). No obstante, para el inicio de los estados pausa o conexión, todas las condiciones deben ser validadas.

7.1.1 Comprobación del aerogenerador (estado temporal)

Después de la puesta en servicio del sistema de control, se comprueban y guardan los variables monitorizadas, de control y las que puedan afectar al sistema. El esquema 2 muestra la estructura del test del parque y refleja los mensajes más importantes. Las salidas de todos los subsistemas se comprueban que corresponden al modo paro (standstill) y se comprueba que todos los actuadores funcionan. Para comprobar los actuadores, se activan y se mide con los sensores la respuesta. Si ocurre algún error, éste se graba y se interrumpe el proceso hasta que el error ha sido subsanado y la planta se ha desbloqueado manualmente. Todos los componentes de la planta y sus límites deben ser comprobados en todos los estados de funcionamiento. El sistema de gestión del aerogenerador comprueba el funcionamiento correcto de todos los sistemas (por ejemplo, que las temperaturas están dentro de los rangos de funcionamiento). Si la verificación de la planta ha sido positiva, la planta cambia al estado de funcionamiento siguiente; de otra forma continúa comprobando el sistema hasta que se cumplen las condiciones para desbloquear la central: que un operario pulse un botón, rearme después de una parada de emergencia, tensión en la red eléctrica y dentro de los márgenes, funcionamiento de los componentes, temperaturas y valores límite. En tal caso, el aerogenerador muestra el mensaje System OK o similar.

7.1.2 Paro (estado estacionario)

El estado de paro en el parque se caracteriza porque todos los aerogeneradores tienen el rotor bloqueado, con los frenos activados. Las palas de los aerogeneradores están en posición bandera (en caso de que las máquinas tengan palas móviles o aerofrenos en la punta). La góndola se orienta según la dirección del viento.
Si los cables que van dentro de la torre están enrollados, se desenrollan si la velocidad de viento no es excesiva. El generador eléctrico se desconecta y por último se comprueba que se cumplen las condiciones necesarias para que el aerogenerador esté listo para producir. Si todas las condiciones se cumplen, se produce el cambio al estado pausa o en espera. Al igual que durante la comprobación del aerogenerador, los mensajes fallo de la alimentación eléctrica, enrollamiento de cables se caracterizan por su número de fallo.

7.1.3 Pausa o espera (estado estacionario)

Cuando el aerogenerador está sin carga, el control se encarga de que la máquina evolucione desde el estado de paro (con el rotor bloqueado) hasta que las palas del aerogenerador alcancen una velocidad predeterminada. En este estado, el viento es el responsable de acelerar las palas. Si la máquina puede regular el ángulo de paso de palas (pitch), éstas pasan de posición bandera (del estado de paro) hasta un ángulo determinado por el sistema de control para que el par de giro  del rotor sea máximo. Además, algunos aerogeneradores tienen la opción de que un operario realice manualmente un arranque motorizado (es decir, haciendo funcionar el generador como motor). En el estado de pausa o espera todos los componentes del aerogenerador están listos para producir energía. La velocidad del rotor está dentro de un rango determinado por el sistema de control a través del control de paso de pala (pitch). El generador no está todavía conectado a la red eléctrica. Si el estado de espera perdura un largo periodo se muestra un mensaje, y si continúa todavía más (por ejemplo, un día) se vuelve a comprobar el aerogenerador. En este estado, la góndola se orienta automáticamente. Al igual que en el resto de estados, las condiciones para desconexión por fallo y parada manual se comprueban ininterrumpidamente y en caso de que ocurran, se inician las rutinas adecuadas para gestionarlas.

7.1.4 Reiniciación starting (estado temporal)

Se puede llegar a este estado si el viento disminuye y el control decide que el aerogenerador deje de producir energía. La velocidad es continuamente comprobada en esta secuencia y la góndola se puede orientar según el viento. Tan pronto como se alcanza la velocidad mínima para pasar al estado de espera, el aerogenerador cambia a este estado.

7.1.5 Conexión (estado temporal)

Si la velocidad de viento es suficientemente elevada, el control hará que el rotor gire a una velocidad adecuada para conectar el generador a la red eléctrica. Antes de conectar el generador, se realiza una comprobación adicional del convertidor de frecuencia (en caso de que lo haya). Se aumenta unos grados el paso de pala para que no se produzcan sobrevelocidades por una racha en el instante de conexión ni que debido a una pequeña disminución del viento se produzca una conexión fallida. Cuando la velocidad de giro para la conexión es óptima, el generador y el convertidor de frecuencia se conectan a la red de alimentación y comienza la producción de energía eléctrica. El aerogenerador pasa entonces al funcionamiento a carga parcial y se muestran mensajes informativos en el aerogenerador.

7.1.6.A Funcionamiento a carga parcial (estado estacionario)

Durante el funcionamiento a carga parcial, el generador vierte energía a la red. El ángulo de la pala se ajusta según las condiciones de cada instante para alcanzar los valores óptimos. Normalmente, no se puede obtener una medida directa de la velocidad de viento ya que el anemómetro del aerogenerador está situado en la cola de la góndola el flujo de aire está perturbado por las palas y la propia góndola. Tampoco es viable tomar la velocidad de una torre meteorológica puesto que la distribución de viento puede cambiar en unas decenas de metros debido a efectos locales (obstáculos, efectos sombra de otros aerogeneradores, etc). Además un anemómetro siempre nos va a dar una medida puntual, mientras que las palas del aerogenerador barren un área que puede superar los 2.000 m2, desde unos metros 20 m por encima del terreno hasta 80 m o más. Para el buen funcionamiento de la regulación de un aerogenerador es fundamental tener una medida fiable de la velocidad de viento. Normalmente, el sistema de control estima el viento (propiamente dicho, el contenido energético del viento en el área barrida por las palas) según la velocidad de giro de las palas. En realidad, la estimación óptima del viento puede requerir conocer varios parámetros como el paso de palas, anemómetro de cola, potencia producida, etc. Y puede utilizar técnicas de inteligencia artificial. Si la velocidad de viento se incrementa suficientemente, el aerogenerador automáticamente cambia al estado estacionario funcionamiento a plena carga.

Durante el funcionamiento a carga parcial, la regulación de la velocidad y de la potencia vertida a la red eléctrica ocurre a través del convertidor de frecuencia del generador. El sistema calcula el valor de velocidad de giro según la curva carácterística potenciavelocidad del generador y la torre continúa orientándose automáticamente. El subsistema de control del paso de palas funciona como parte del sistema de seguridad, accionando los frenos del rotor si existe algún problema.

La mayoría de las aeroturbinas que actualmente funcionan a velocidad variable, utilizan generadores de inducción de rotor bobinado. Con vientos bajos, la máquina gira por debajo de la velocidad de sincronismo, siendo necesario inyectar corrientes en el rotor para que la máquina de inducción funcione en modo generador. Con velocidades de viento elevadas, el conversor extrae potencia del rotor y se alcanzan velocidades por encima de la nominal. Esta variación de la velocidad favorece el rendimiento aerodinámico de las palas. Existen carácterísticas del viento que afectan al comportamiento de la máquina, como la constancia en la dirección del mismo, la turbulencia, etc. La turbulencia afecta reduciendo el rendimiento aerodinámico de las palas y aumentando las vibraciones.
Repentinos cambios en la dirección provocan esfuerzos en la torre y en la corona de
giro de la góndola. Es conveniente notar que la góndola ha de girar lentamente para
evitar fuerzas giroscópicos excesivas.
En las figuras 8, 9 y 10 se puede ver las grandes fluctuaciones que presenta la velocidad
puntual del viento medido con un anemoveleta (un sensor que combina un anemómetro
de tipo hélice sobre un eje vertical que hace las veces de veleta, según se puede ver en la
figura 11)

7.1.6.B Funcionamiento a plena carga (estado estacionario)

Si la velocidad del viento es suficientemente alta, el aerogenerador pasará de funcionar
a carga parcial a plena carga. En este estado, el sistema de control ajusta los valores de
referencia para velocidad de giro nominal con un margen de fluctuación y de la potencia
generada. La velocidad de giro y la potencia son reguladas ajustando el paso de pala.
Durante la operación a plena carga, se puede regular la frecuencia del convertidor para
mantener la potencia producida y el par mecánico del generador o ajustarlos según las
cargas mecánicas. Las fluctuaciones de la salida de la turbina producen, por tanto,
pequeños cambios en la velocidad. La velocidad de giro se mantiene, gracias al control
del paso de las palas, dentro del rango de funcionamiento estable del generador.
El rango de oscilación de la velocidad de giro está ajustado con un margen de reserva
que permite pequeñas sobrecargas debido a ráfagas y a la vez, hace posible que la
regulación del paso de palas no tenga que ser tan rápida, alargando la vida útil de este
sistema. Por ejemplo, si la velocidad de viento es 26 m/s y la velocidad programada de
desconexión es 25 m/s (90 km/h), esa velocidad se tendrá que mantener unos minutos
hasta que el control decida desconectar el generador por excesivo viento. Sin embargo,
si la velocidad supera 30 m/s, la desconexión será casi inmediata.

La sobrecarga del sistema debe ser, no obstante, de limitada duración (dependiendo del
comportamiento térmico del todo el sistema). Las condiciones del abandono de este
estado son comprobadas continuamente y la góndola se orienta automáticamente.

7.1.7 Cambio a pausa (estado temporal)

Durante el funcionamiento a carga parcial o total y durante la conexión, debe ser posible
en cualquier circunstancia apagar el aerogenerador y llevarlo al estado de espera. Por
este motivo, después de que los valores han sido ajustados por el sistema de control, la
potencia de salida del generador se reduce a través del control de frecuencia del
convertidor y la velocidad de giro es reducida por el servomecanismo de control de
ángulo de paso hasta alcanzar la posición de bandera.
En ese momento, los valores de las variables del aerogenerador permiten que el
generador sea desconectado de la red eléctrica.
Después de una desconexión concluida con éxito, el aerogenerador vuelve al estado de
espera.

7.1.8 Cambio a parada (estado temporal)

Desde cualquier estado de funcionamiento, debe ser posible parar el aerogenerador. El
funcionamiento durante la parada es similar al de la pausa, salvo que en este caso se
toman medidas más enérgicas para detener y desconectar el aerogenerador en un menor
tiempo.
Cuando la velocidad de giro ha caído por debajo de un mínimo, se activan los frenos del
rotor y el giro de la góndola también es bloqueado. Después de la parada, el sistema
vuelve al estado de paro.

7.1.9 Desconexión debida a fallo (temporal)

La desconexión por la existencia de un fallo se realiza de forma similar a la parada. El
sistema de control, no obstante, puede imponer acciones más drásticas. Este
procedimiento puede activar los frenos con velocidades de giro más altas que la parada.

7.1.10 Desconexión de emergencia (temporal)

Una desconexión de emergencia puede ser provocada por una parada normal cuando
ésta no es posible. Este procedimiento dura mientras el aerogenerador no se pare
completamente. Puede ser activado por el sistema de control o por un sistema de
seguridad del aerogenerador. Dado que una parada de emergencia puede darse incluso a
velocidades extremas de viento, todos los sistemas de frenado deben estar
dimensionados para parar la máquina de una forma segura. El método más seguro, pero
que impone mayores esfuerzos mecánicos, es la activación abrupta de los frenos y el
sistema hidráulico del paso de palas. El rotor se bloquea tan pronto como deja de girar.
Después de una desconexión de emergencia, el aerogenerador no puede volver a
funcionar hasta el desbloqueo manual de la máquina.

7.2 Fallos o faltas en el aerogenerador

Para asegurar el funcionamiento fiable de un aerogenerador y sus componentes, el
sistema de control debe detectar desviaciones respecto el funcionamiento normal. El
sistema de control debería actuar, idealmente, antes de que lo hiciera el sistema de
seguridad, de forma que éste se activase lo menos posible.
El sistema de seguridad puede estar compuesto por un ordenador redundante
monitorizando un subsistema o por sensores que detecten fallos (por ejemplo, un sensor
que detecte sobrevelocidad del generador y active directamente independientemente
del sistema de control del aerogenerador el sistema hidráulico).
Las faltas de la red eléctrica incluso aquellas de corta duración- pueden provocar un
incremento excesivo en la velocidad. De los conceptos que aparecen aquí, los fallos de
la red eléctrica sólo pueden ser reconocidos por el convertidor de frecuencia y las
protecciones eléctricas. Por tanto, el generador debe ser desconectado y el sistema de
control debe ser notificado inmediatamente. Dado que la turbina no tiene el freno que
supone el generador inyectando potencia a la red eléctrica, la velocidad se incrementa.
Para reducir la velocidad de giro, debe incrementarse el paso de las palas y utilizar el
freno si es necesario, hasta que la máquina alcanza el estado de paro. Tan pronto como
se restablezca la red y se cumplan el resto de condiciones preestablecidas, la máquina
podrá volver a conectarse. Si la red no está disponible durante un cierto tiempo, el
aerogenerador pasará a estado de paro y deberá ser activado manualmente.

7.2.1 Cortocircuitos

Los cortocircuitos provocan corrientes altas que pueden dañar e incluso destruir
circuitos, protecciones eléctricas y otros componentes del aerogenerador. Para evitar
estos daños, el circuito en donde se ha producido el cortocircuito debe ser interrumpido
tan pronto como sea posible. Este proceso se realiza con el disparo de interruptores
automáticos. A la vez, las protecciones envían una señal al sistema de control para que
active la desconexión debido a un fallo.
Un cortocircuito en el generador puede resultar en una disminución súbita del voltaje, a
pesar de que la velocidad esté en el rango correcto, y el convertidor de frecuencia puede
enviar una señal al control. Un cortocircuito dentro del convertidor de frecuencia debe
ser reconocido independientemente de éste y en algunos casos los dispositivos
electrónicos que contiene el convertidor pueden aislar la parte afectada (en otro caso
sería necesario desconectar todo el convertidor).
Cuando el sistema de control detecta un cortocircuito, inicia el proceso de desconexión
debido a fallo.

7.2.2 Sobrevelocidades

Cuando el aerogenerador está a plena carga, es decir, la velocidad de viento supera la
nominal, la velocidad de giro se mantiene dentro del rango de regulación ajustando el
ángulo de las palas. Los márgenes de reserva en la velocidad del generador permiten
que la regulación del paso de palas sea más lenta y por tanto los requerimientos y la
vida media del sistema de posicionamiento de las palas se incrementan notablemente.

Si la velocidad se incrementa por encima del límite permisible, el proceso de
desconexión debido a fallo es iniciado. Si el rotor continúa girando demasiado deprisa a
pesar de la intervención del sistema de control y se alcanza la velocidad de
embalamiento, el sistema de seguridad debe actuar para limitar la velocidad, iniciando
el procedimiento de paro de emergencia.

7.2.3 Sobretemperaturas

Los componentes del aerogenerador han sido diseñados para trabajar en un rango de
temperaturas. Si los límites de temperaturas se sobrepasan, es probable que existe un
fallo o una sobrecarga en el sistema. Por tanto, el procedimiento de paro debido a fallo
debe ser iniciado.
Algunos componentes cuya temperatura se monitoriza continuamente son: temperatura
del aceite de los engranajes de la multiplicadora, temperatura de los devanados del
transformador de potencia, temperatura del generador, temperatura de los frenos del
rotor, etc.

7.3 Monitorización y sistemas de seguridad

Además del funcionamiento normal del aerogenerador, otros aspectos como la
monitorización y aspectos de seguridad deben ser tenidos en cuenta. Las necesidades
pueden depender del aerogenerador, de la red eléctrica y de requerimientos específicos
de cada emplazamiento.
Todos los elementos de cuyo funcionamiento dependa la integridad del generador,
deben diseñarse de forma segura. Esto quiere decir que en caso de falta de suministro o
fallo en el circuito hidráulico, el sistema debe ser capaz de evolucionar a un estado
seguro. Por ejemplo, los frenos del rotor tienen un sistema de muelles que en caso de
fallo en el circuito hidráulico vuelven a la posición de reposo, es decir, bloquean el
rotor.
Un sistema similar está instalado en el sistema de paso de palas, en donde además se
limita el ángulo, la velocidad y la aceleración angular del paso de palas. En caso de fallo
del sistema hidráulico/eléctrico, las palas giran automáticamente hasta la posición de
bandera. En los aerogeneradores que en vez de tener paso de palas variables, disponen
de algún sistema de aerofreno, éste también se activa automáticamente cuando existe un
fallo en el sistema hidráulico o eléctrico.
Lo mismo se puede decir de los frenos que bloquean el giro de la góndola, cuyo espesor
también debe ser comprobado. Los fusibles, a su vez, llevan un dispositivo que indica al
control cuándo se han fundido. El sistema de control del aerogenerador y los sistemas
de emergencia deben tener un sistema de alimentación ininterrumpida.
Se debe diseñar adecuadamente la iluminación de la torre, góndola y subestación
eléctrica. Los aerogeneradores, además, deben llevar en lo alto de la góndola luces de
navigación aérea. Se debe disponer de un sistema automático que rectifique el
retorcimiento de los cables. También se deben tomar medidas para proteger contra
rayos, huracanes o terremotos.

Otra parte crucial de la seguridad son los sensores y sistemas de monitorización para
temperatura, presión, humedad, aceleración, oscilaciones, tensión eléctrica, etc.

7.3.1 Anemómetros

Las condiciones del flujo en un aerogenerador están determinadas principalmente por la
velocidad vertical del aire y su dirección. En la parte posterior de la góndola, suele estar
instalado un anemómetro (normalmente de cazoletas) y una veleta.
El rango que debe ser capaz de medir el anemómetro debe cubrir la velocidad de
arranque, la nominal y la de desconexión. Dado que el sistema de control calcula los
valores medios entre 1 y 15 minutos, los valores mínimos y máximos deben también ser
medidos.
Rango de medida de la velocidad de viento: 0 1,5 Velocidad de corte
Por tanto, si la velocidad de corte es 25 m/s, el rango de medida debe llegar hasta 40
m/s. Por ejemplo, un aerogenerador podría experimentar una ráfaga puntual de 40 m/s
pero sólo se desconectaría por excesivo viento si se mantiene durante un tiempo
determinado una velocidad por encima de 25 m/s.

7.3.2 Sensores de vibración

Para proteger al aerogenerador de vibraciones severas y oscilaciones de gran amplitud
en la góndola, éstas son monitorizadas. Si se alcanza el valor límite, la máquina se
detiene.
Las vibraciones en el sentido longitudinal y en el transversal (e incluso vertical si fuera
vertical) pueden ser caracterizadas con un diagrama de frecuencias, en el cual para cada
frecuencia le corresponde la amplitud de la vibración. Un sensor fiable y robusto puede
ser un acelerómetro piezoeléctrico instalado en la parte baja de la góndola, en donde se
puede medir la variación de carga del sensor. Condiciones de funcionamiento críticas,
por ejemplo, provocadas por resonancias de la torre o por la flexión de las palas, etc.
pueden ser detectadas antes. Todas las vibraciones pueden ser monitorizadas, y si se
alcanza el valor límite, un mensaje será enviado al sistema de control. Si se detectan
vibraciones de amplitud del 50-60% del límite durante un tiempo, se iniciará una
desconexión debida a fallo. En caso de que se detecten vibraciones por encima del 90%
del límite, se iniciará inmediatamente una desconexión de emergencia.
Si no se necesita hacer un estudio de las frecuencias de las vibraciones y no se desea
variar los límites de aceleración (vibraciones) para los procesos de conexión y
desconexión, se pueden utilizar procedimientos mucho más baratos. Los sistemas
mecánicos ofrecen soluciones muy simples y efectivas. En bastantes casos se puede
utilizar un anillo sobre el que se coloca una bola metálica de mayor diámetro, situado en
la góndola. Si las vibraciones superan el límite, la bola se cae y se abre un circuito que
inicia una parada de emergencia. Eligiendo la relación entre el diámetro del anillo y de
la bola, se ajusta el valor máximo de las vibraciones. El mayor inconveniente de este
sistema es que manualmente hay que colocar otra vez la bola encima del anillo cada vez
que hay un fallo de vibraciones.

Otro diseño para detectar las vibraciones es la utilización de un péndulo compuesto. Si
el péndulo es una barra conductora rodeada de un anillo metálico, una oscilación
excesiva del péndulo sería detectada por el contacto de los dos conductores que cerraría
un circuito (en vez de un anillo, también se puede utilizar un fin de carrera). La
frecuencia y amplitud de las vibraciones pueden fijarse seleccionando la masa y
longitud del péndulo y el diámetro del anillo.

7.3.3 Vigilancia de la red eléctrica y protección contra rayos

En el caso de que la tensión o la frecuencia se desvíe de sus parámetros nomilanes (por
ejemplo un 10 % para la tensión y un 1% para la frecuencia), el aerogenerador debe
desconectarse para prevenir el funcionamiento aislado de la red. Por otra parte, los
circuitos del aerogenerador deben protegerse frente a sobretensiones que pueden ser
provocadas en el generador, por maniobras en la red eléctrica o por descargas
atmosféricas (directas o indirectas).
Las descargas atmosféricas directas (por ejemplo, un rayo que impacta en el
aerogenerador) causan daños muy importantes. Para evitar en la medida de lo posible
esto, se instalan en la punta de la pala una chapa metálica y las palas se recubren de una
malla o rejilla de cobre que deriva la corriente al rotor y la torre. Para que esto sea
efectivo, el aerogenerador debe disponer de una conexión a tierra de baja resistencia.
Aparte de los límites establecidos en un aerogenerador, en la subestación eléctrica
dónde se conecta los aerogeneradores, existen unas protecciones eléctricas que, en
cuanto detectan una falta en la red, desconectan los aerogeneradores. Los límites o taras
de estos relés o protecciones son fijados normalmente por la compañía eléctrica.

7.3.4 Telemando y vigilancia

Los aerogeneradores se construyen normalmente en emplazamientos remotos. Por tanto,
la verificación visual no es siempre posible. Para reducir el tiempo que los parques
eólicos o sus aerogeneradores están indisponibles, los sistemas remotos de diagnosis
son necesarios. La comunicación entre el sistema de control de los aerogeneradores y el
ordenador remoto depende de las carácterísticas de cada parque eólico. Dado que el
parque suele tener una subestación eléctrica, allí se suele colocar un ordenador que
centraliza toda la información de cada uno de los aerogeneradores. Sin embargo, para
aerogeneradores aislados, el sistema de comunicaciones suele estar situado en el propio
generador y puede ser una conexión a través de teléfono GSM y un módem.

La monitorización de un parque se puede realizar de varias formas. Dependiendo de la
distancia entre los aerogeneradores y el tipo de tecnología utilizada para la
comunicación, éstos se pueden conectar individualmente al ordenador del parque o
conectarse todos a un bus de comunicaciones. La comunicación entre las turbinas se
puede realizar mediante cableado (lo más habitual) o mediante radio (si el coste del
cableado es muy elevado como en el mar- o los aerogeneradores están muy dispersos).
Además del aspecto económico y de seguridad, la escalabilidad debe tenerse en cuenta a
la hora de la elección para poder incluir futuras mejoras o añadir más
aerogeneradores.

7.3.5 Predicción de fallos

La predicción de fallos es cada vez más habitual debido a los planes de aseguramiento
de calidad y a la cada vez mayor cantidad de variables monitorizadas. La
monitorización y análisis de algunas señales puede indicar un futuro fallo antes de que
se detecte visualmente o a través del análisis de vibraciones o acústico, y por tanto
evitar daños importantes a otros componentes. De esta forma, se pueden evitar daños
colaterales y los costes de mantenimiento se reducen, ya que los intervalos de
mantenimiento se pueden ajustar mejor al estado del aerogenerador y se puede
planificar las reparaciones en periodos de bajo viento. Por tanto el tiempo de
indisponibilidad de la máquina se reduce y la fiabilidad y la viabilidad económica se
mejora.
Elementos externos al sistema como tormentas, descargas atmosféricas y faltas en la red
eléctrica y el afloje de algunos componentes pueden provocar averías. Otras causas de
fallos en componentes mecánicos son la fatiga de materiales y el desgaste y el
desapriete de tornillos y tuercas. Cambios observados cuando ocurren dichos defectos,
tales como variación del comportamiento de las vibraciones, pueden ser reconocidos
antes de que estos defectos se vuelvan críticos.
En los sistemas de predicción de fallos, las señales son continuamente evaluadas y
normalmente las variables más relevantes se obtienen mientras la máquina está
produciendo energía. La información relacionada con el estado y los fallos se puede
obtener de la potencia generada, las corrientes y la velocidad de giro del generador, la
aceleración medida por los sensores de vibraciones e incluso el análisis del ruido (tanto
dentro del aerogenerador como en el exterior por ejemplo, provocado por el
astillamiento de una pala).
Los análisis de espectro se pueden utilizar ya que el sistema es excitado con cargas
permanentes, aleatorias y periódicas debido al viento y a la rotación de las palas. Para
este estudio, las señales se dividen en sus componentes deterministas y aleatorias.
Comparando los espectros de frecuencia medidos con los de un aerogenerador sin fallos
y otro con determinados defectos, cambios en el comportamiento y la evolución de
fallos puede ser monitorizado.
El conocimiento detallado del generador durante el funcionamiento normal y con fallos
permite una diagnosis precisa del mismo. Aunque actualmente los sistemas de
predicción de fallos sólo se instalan en los aerogeneradores de mayor potencia, en un
futuro próximo se espera que se incluyan en la mayoría de las máquinas.