Ingeniería Avanzada para Grietas en Bastidores G47
La aparición de grietas en los bastidores principales de los aerogeneradores G47 y V47 es una problemática ampliamente reconocida en el sector eólico, especialmente en zonas localizadas del bastidor asociadas a uniones soldadas. Estas grietas suelen estar originadas por factores de concentración de tensiones derivados tanto del diseño estructural del bastidor como de su proceso de fabricación. Cuando a esta configuración estructural se le suman las cargas cíclicas inherentes al funcionamiento del aerogenerador, se incrementa significativamente el riesgo de fisuración por fatiga en puntos críticos. Ante este escenario, desde Nabla Wind Hub aplicamos soluciones de ingeniería avanzada que permiten identificar, analizar y mitigar estos daños estructurales, alargando la vida útil de los activos y asegurando su operación segura y eficiente.
Bastidores G47 – puntos críticos
En este caso práctico, se aborda la situación específica de un parque eólico que presentaba daños estructurales en una parte significativa de su flota de aerogeneradores Gamesa G47. Debido a estas grietas y deterioros en los bastidores principales, varias de las máquinas se encontraban fuera de servicio, lo que suponía un coste operativo muy elevado para el cliente. El objetivo principal del proyecto ha sido diseñar y validar un plan de mitigación de daños que permitiera mantener operativos el mayor número posible de activos, minimizando tiempos de parada y costes asociados.
Para diseñar un plan de mitigación de daños eficaz, se partió del análisis detallado del estado estructural de cada aerogenerador, centrándose específicamente en la tipología y progresión de las grietas detectadas en los bastidores principales. El enfoque técnico adoptado se basó en evaluar la viabilidad del uso de taladros de parada de grietas (crack-arrest holes, en inglés), una técnica ampliamente empleada en ingeniería estructural por su capacidad para frenar la propagación de grietas al redistribuir las tensiones en sus extremos, reduciendo así los picos de concentración de tensiones.
Modelo global con taladros de parada de grietas
En una primera fase, tras una campaña de inspección y medición en campo, se procedió a clasificar los aerogeneradores afectados en distintos grupos según la longitud de las grietas presentes. Estas oscilaban entre los 150 mm —límite establecido por el proveedor como umbral de parada— y los más de 300 mm que se encontraron en los casos más críticos.
Posteriormente, se analizaron las condiciones de viento del emplazamiento y se desarrollaron simulaciones aeroelásticas para obtener un modelo representativo del comportamiento dinámico del aerogenerador G47. Este modelo aeroelástico sirvió como base para realizar un análisis estructural mediante elementos finitos (FEA, por sus siglas en inglés), en el que se incorporaron tanto las grietas como los taladros de parada, con el fin de validar su eficacia.
Durante este análisis, se evaluaron diferentes combinaciones de tamaños de grietas y diámetros de taladro, asegurando que los componentes estructurales mantuvieran su integridad tanto bajo cargas extremas como en condiciones de fatiga. Los resultados demostraron una reducción significativa de las tensiones en los extremos de las grietas al introducir los taladros, confirmando así la idoneidad de esta solución para prolongar la vida útil de las turbinas afectadas y permitir su operación en condiciones seguras.
El plan de mitigación implantado, diseñado a medida para la casuística del parque, ha permitido clasificar las máquinas según su nivel de criticidad y aplicar soluciones diferenciadas: algunas turbinas han podido volver a operar con normalidad, mientras que otras lo han hecho con ciertas limitaciones, en función del grado de daño y criticidad identificado. Esta estrategia ha supuesto una reducción significativa de los costes asociados tanto a la parada prolongada como a las reparaciones estructurales mediante soldadura, optimizando la disponibilidad de los activos.
Nabla propone un seguimiento mediante inspecciones periódicas NDT (Non-Destructive Testing, por sus siglas en inglés), empleando líquidos penetrantes, con el objetivo de monitorizar la evolución de las grietas y confirmar que el comportamiento estructural se mantiene dentro de los márgenes esperados.
Gracias a esta actuación, se ha logrado recuperar parte de la capacidad productiva del parque eólico, minimizando el impacto económico de las paradas y aportando una solución técnica eficaz, segura y coste-eficiente frente a un problema estructural recurrente en esta tipología de aerogeneradores.
