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Investigadores chilenos crean sistema para predecir daños en turbinas eólicas

Un equipo de profesionales de la Universidad de los Andes y de la Universidad de Chile permitirá diagnosticar y pronosticar el daño en las aspas de las turbinas y así mitigar el riesgo de accidentes, lo cual es vital para la producción de la energía eólica

Las energías renovables están cobrando cada vez más protagonismo como parte del proceso de descarbonización de la matriz energética y el reemplazo de las fuentes fósiles, cuyas emisiones contaminantes son responsables de la crisis climática que se vive hoy a nivel mundial. Y en este contexto, y si bien en Chile la generación de energía eólica tiene un importante rol gracias a la utilización de los naturales presentes en el territorio, en particular en la extensa línea costera expuesta a los vientos del Pacífico Sur, tampoco ha estado exenta de riesgos.

A mediados de enero de 2024, se reportó la caída de una de las aspas de una torre eólica ubicada en Los Ángeles, región del Biobío. La emergencia tuvo lugar en el La Suerte, cuando una explosión alertó a los residentes de la zona. Aunque no se reportaron personas lesionadas, el hecho está siendo investigado por el potencial peligro que podría significar, ya que se trataba de una estructura de casi 100 metros de altura. Anteriormente, en febrero de 2022, también en las cercanías de Los Ángeles y el de agosto de 2021 en Mulchén, donde también se reportaron desprendimientos de aspas. 

Para Felipe Bravo, ingeniero civil estructural de la Universidad de los Andes, lo ocurrido es un reflejo de la urgente necesidad de contar con un sistema de monitoreo para el diagnóstico y pronóstico de daño estructural en las turbinas, ya que con el aumento de la cantidad de parques eólicos, es mayor la probabilidad de que ocurran incidentes de este tipo.

«Aunque el mantenimiento técnico existe, nuestra solución va un paso más allá al monitorear y predecir posibles fallas en tiempo real, lo que significa una mejora en la operación y  generación de las empresas de energía eólica, y además, disminuye la incertidumbre ante posibles riesgos y mejora el relacionamiento con la comunidad», señala.

El problema es que, debido a diversos factores, los aerogeneradores pueden presentar anomalías que ponen en riesgo el bienestar de las comunidades y del ecosistema; son varios los casos registrados de fallas y caídas de aspas pese a las mantenciones técnicas. Pensando en este desafío, un equipo multidisciplinario de profesionales la Universidad de los Andes y de la Universidad de Chile crearon un innovador proyecto tecnológico para el monitoreo estructural de turbinas eólicas, el cual incorpora métodos de diagnóstico y pronóstico de daño en tiempo real con el fin de evitar incidentes y programar las tareas de mantenimiento  de los aerogeneradores.

Felipe Bravo, ingeniero civil estructural de la Universidad de los Andes, explica que el proyecto comenzó a gestarse en 2018, liderado por los profesores Rodrigo Astroza de la Universidad de los Andes y Marcos Orchard de la Universidad de Chile, con la creación de un sistema de instrumentación, adquisición y transmisión de datos de vibración, algoritmos de diagnóstico y pronóstico de daños y software para conocer la salud estructural de las turbinas. Desde su inicio, el proyecto ha sido apoyado y financiado por el Fondo de Fomento al Desarrollo Científico y Tecnológico (FONDEF) de la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID).  «Lo que hacemos es ofrecer a las empresas de energía eólica un servicio donde gracias a la tecnología, es posible sensorizar las aspas de los aerogeneradores, medir la vibración y con nuestros algoritmos, diagnosticar y pronosticar su funcionamiento y realizar tempranas para prevenir accidentes en caso de irregularidades».

Además, Bravo agrega que «la solución permite el ahorro de costos operativos y económicos, ya que cuando se reportan casos de caídas de aspas, el parque completo debe paralizar sus operaciones por un tiempo indeterminado». 

El sistema de monitoreo para el diagnóstico y pronóstico de daño estructural en  turbinas eólicas ganó el año pasado el premio en la categoría académica del seminario de proyectos de la Asociación de Ingenieros Civiles Estructurales de Chile (AICE) y también fue seleccionado para ingresar al programa de maduración de proyectos Hubtec GO! de Hubtec  Chile, organización que vincula el conocimiento y tecnologías generados en las universidades con la industria. 

Proyección comercial

HUBTEC GO! es un programa que tiene por objetivo apoyar la maduración de proyectos de base científico-tecnológica, su vinculación con potenciales clientes y otros partners estratégicos para acelerar su llegada al mercado. Está dirigido a equipos de investigación de universidades socias de Hubtec que tengan en transferir su conocimiento a la sociedad y que cuenten con propuestas de potencial comercial y validadas a nivel de laboratorio. 

Desde octubre de 2023, Hubtec ha trabajado junto a Felipe Bravo, el vicedecano académico de la Facultad de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de los Andes, Rodrigo Astroza, y un grupo de ingenieros civiles eléctricos y civiles estructurales, enfocándose en la transformación del conocimiento y la tecnología hacia un producto comercial escalable que pueda posicionarse en el mercado y conseguir un mayor número de clientes.  

«Aún no tenemos nombre comercial, pero estamos trabajando con las primeras empresas para presentarles nuestra propuesta, utilizar nuestro sistema, recopilar información y entregar informes técnicos. Gracias al apoyo de HUBTEC, hemos podido entender de mejor manera el medio, aterrizar nuestra solución para hacerla comercializable y mediante talleres y mentorías, desarrollar una hoja de ruta para empaquetar el servicio», explica Bravo.

Por su parte Ignacio Merino, director ejecutivo de HUBTEC Chile, destacó la viabilidad del proyecto y su impacto en la generación de concretas para la sociedad. «El sistema de monitoreo para diagnóstico y pronóstico de daño en turbinas eólicas es un ejemplo concreto de cómo impulsamos el talento que existe en Chile para convertirlo en oportunidades de negocio globales, basadas en ciencia y tecnología, que generen un impacto positivo en la calidad de vida de las personas en el menor tiempo posible». 

Merino agrega que «por su ubicación geográfica, nuestro país es uno de los más vulnerables al cambio climático. Proyectos de este tipo nos demuestran que es factible atacar las necesidades medioambientales de forma eficaz, mediante la creación de modelos de transferencia de conocimiento que combinen la rapidez con el ordenamiento y la visión estratégica, junto con la articulación de distintos actores para lograr que la investigación que nace en las universidades se convierta en soluciones que trabajen codo a codo con la industria».

Del total de la electricidad producida en Chile durante 2023, un 63% correspondió a  energías renovables, representando un aumento del 7% en comparación con el 56% alcanzado en 2022, según un informe elaborado por la Asociación Chilena de Energías Renovables y Almacenamiento, ACERA. Además, el aporte de fuentes de energía eólica, hidráulica y solar tuvo varios hitos en el último tercio del año pasado, con récords de más del 70% en septiembre, octubre y noviembre.