Desde los molinos de viento de 4.000 años de antigüedad en Persia hasta los aerogeneradores flotantes en el Mar del Norte, la energía eólica ha evolucionado desde una tecnología rudimentaria hasta convertirse en un componente altamente avanzado y estratégico de la infraestructura energética moderna. Hoy en día, los requisitos únicos del diseño de aerogeneradores y los largos procesos de calificación están moldeando su desarrollo. Aquí, Patricia Vázquez, gerente de cuentas clave de carbono para energía eólica en el fabricante de compuestos pultruidos Exel Composites, explora cómo estos factores influyen en la implementación de nuevos diseños de palas eólicas y los estándares que guían su fabricación.
Ella dijo: «La diversidad en especificaciones de diseño, componentes, materiales y entornos y condiciones operativas puede complicar la producción. Los OEM pueden especificar palas con diferentes longitudes, perfiles o fracciones de peso de materia prima, para adaptarse a sus propios requisitos específicos. Estos van desde perfiles delgados y estrechos con varios kilómetros de material hasta placas más gruesas y grandes para mayor rigidez.
«Las palas marinas, por ejemplo, a menudo tienen más de 100 m y deben soportar cargas inmensas. Esta rigidez adicional ayuda a evitar una flexión excesiva durante el funcionamiento, lo que podría provocar que la pala golpee la torre de la turbina. Todos los diseños deben cumplir con estándares de rendimiento consistentes, incluida la eficiencia aerodinámica, la resistencia y la resistencia a la fatiga, proporcionados en estándares generales como IEC 61400-5:2020 y DNV-ST-0376. Sin embargo, cada diseño requiere materiales personalizados, procesos de producción y pruebas exhaustivas, lo que genera mayores costos y plazos de producción más largos”.
Para abordar estos desafíos, se creó APQP4Wind para estandarizar las prácticas de garantía de calidad en todo el sector de la energía eólica. Esta organización sin fines de lucro emplea principios de Advanced Product Quality Planning (APQP) para agilizar los procesos de desarrollo y aprobación de productos. APQP4Wind tiene como objetivo propagar la coherencia, reducir el costo de la falta de calidad y acelerar el tiempo de comercialización mediante la estandarización de la documentación, las pruebas y la garantía de calidad.
Pruebas y calificación
La Sra. Vázquez continuó: “La calificación y las pruebas de las palas de las turbinas eólicas son cruciales para garantizar que cumplan con los estándares de la industria. Las instalaciones de prueba reconocidas y certificadas en Alemania y China son parte integral de este proceso, y realizan evaluaciones exhaustivas de los materiales y diseños de los componentes de la turbina. Por ejemplo, la prueba de la tapa de larguero de carbono suministrada por Exel implica exámenes mecánicos y de fatiga realizados por estos laboratorios externos para validar el cumplimiento de las especificaciones de los OEM.
“Estas evaluaciones rigurosas validan que los materiales pueden soportar tensiones operativas y condiciones ambientales. Los materiales se prueban para determinar su durabilidad y rendimiento en condiciones operativas simuladas. Estas incluyen exposición a congelamiento, descongelamiento y alta humedad para evaluar su resistencia a la degradación ambiental”.
Ella explicó: “Después de esto, un proceso de aprobación de preproducción (PPAP) generalmente dura de tres a seis meses, que implica controles de calidad y papeleo en entre tres y treinta palas. Pueden ocurrir demoras si los clientes necesitan adaptar sus procesos de fabricación para nuevos materiales. La certificación de organismos como DNV requiere pruebas adicionales de las palas, lo que también agrega tiempo y costos. Esto significa que la transición de los requisitos iniciales a la producción en serie puede demorar hasta tres años”.
“Superar estos desafíos exige experiencia e innovación por parte de los fabricantes de componentes de palas. Exel Composites, líder en pultrusión, trabaja en estrecha colaboración con los fabricantes de turbinas para garantizar el cumplimiento de las normas. Esto incluye procesos de fabricación personalizados y pruebas de calificación, lo que garantiza que cada pala cumpla con los criterios de rendimiento y seguridad”.
A medida que el sector continúa evolucionando, adoptar la estandarización es clave para brindarles a los fabricantes de palas confianza en la confiabilidad, seguridad y eficacia de los componentes suministrados.
