Análisis estructurales
de turbinas eólicas
En Nabla Wind Hub, ofrecemos servicios avanzados de integridad estructural como son los análisis estructurales de aerogeneradores, que combinan nuestros modelos aeroelásticos, modelado por elementos finitos (FEM) y evaluaciones por fatiga para entender y predecir el comportamiento mecánico de cada componente a lo largo de su ciclo de vida. Nuestro enfoque se basa en datos reales de operación y diseño (O&M y SCADA track record), permitiendo realizar estudios de carga y durabilidad con alto nivel de precisión, tanto para turbinas onshore como offshore.
Gracias a nuestra capacidad de generar modelos detallados a partir de ingeniería inversa, junto con simulaciones en Bladed y postprocesado estructural especializado, podemos identificar riesgos, validar diseños y planificar estrategias de mantenimiento, retrofit o extensión de vida útil.
Ya sea para la realización de un estudio de mitigación de daños, la elaboración de un plan de envejecimiento o el desarrollo de un análisis de causa raíz para el apoyo en procesos de reclamaciones, nuestros análisis proporcionan una base técnica robusta para acompañarte y facilitar la toma de decisiones críticas sobre la salud y la viabilidad operativa de tus activos eólicos.
Ahmed Moussa
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Modelado de Elementos Finitos (FEM) para turbinas eólicas onshore y offshore
En proyectos de operación y mantenimiento (O&M) de turbinas eólicas es esencial contar con modelos estructurales precisos para evaluar la integridad de los componentes clave. Nuestro servicio de Modelado por Elementos Finitos (FEM/FEA) permite realizar análisis detallados que sirven como base para la toma de decisiones técnicas en reparación, sustitución o rediseño de componentes críticos.
Ahmed Moussa
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Ingeniería inversa y digitalización 3D
El proceso se inicia con una campaña de adquisición geométrica avanzada, realizada directamente en campo (in situ), mediante una combinación de escaneos láser 3D de alta precisión y escaneos de luz estructurada manuales, que nos permiten capturar con exactitud la geometría interna y externa de los componentes del aerogenerador.
Modelado CAD paramétrico y ensamblaje completo
Los datos adquiridos se procesan para generar modelos CAD paramétricos que derivan en archivos STP (STEP) de cada componente, así como del ensamblaje completo del tren de potencia. Este nivel de detalle permite desarrollar modelos FEA altamente representativos que responden a las exigencias estructurales tanto en entornos marinos (offshore) como terrestres (onshore).
Análisis estructural y evaluación de riesgos
A partir del modelo FEA, se realizan análisis estructurales detallados que permiten:
- Evaluar la vida útil residual de componentes como generadores, multiplicadoras, ejes principales, palas, rodamientos y transformadores.
- Determinar riesgos estructurales y definir protocolos de mantenimiento predictivo.
- Optimizar los procedimientos de sustitución de componentes mediante la simulación de cargas y esfuerzos reales.
condiciones del viento
Protocolos de sustitución y mantenimiento basados en FEM
Nuestros estudios incluyen la identificación de puntos de elevación, centros de gravedad, campos de información en placas de identificación (ID), y referencias del fabricante. Se detallan los pasos del proceso de sustitución de componentes, sirviendo como guía para el diseño de utillaje específico y la definición de interfaces críticas entre componentes:
- Pala ↔ útil de elevación
- Pala ↔ rodamiento
- Rodamiento ↔ buje
- Buje ↔ dispositivo de elevación
- Buje ↔ eje principal
- Eje principal ↔ multiplicadora
- Soporte de rodamiento ↔ bancada
- Multiplicadora ↔ herramienta de giro de rotor desequilibrado
- Pala ↔ soporte de pala
Además, se proporciona documentación técnica para el diseño de soportes en suelo, procedimientos de descarga del rotor completo, y definición del proceso logístico de subida de herramientas a la torre, incluyendo compatibilidad con sistemas de grúa y elevador, y dimensiones de escotillas en plataformas.
¿Necesitas un modelado FEM preciso para tu flota eólica? Ya sea en parques offshore de difícil acceso o en turbinas onshore en tierra firme, nuestros modelos FEA son una herramienta clave para garantizar la seguridad, fiabilidad y rentabilidad de tus activos eólicos.
Contáctanos para más información sobre cómo podemos ayudarte a optimizar el ciclo de vida estructural de tus turbinas.
Beneficios de nuestro servicio FEA para energía eólica:
- Extensión de vida útil de componentes (Life Extension Programs).
- Reducción de costes por mantenimiento correctivo.
- Cumplimiento con estándares internacionales (IEC, ISO, DNV-ST-0437, etc.).
- Soporte técnico para retrofits, upgrades y rediseños estructurales.
- Documentación técnica lista para auditorías o inspecciones.
Matrices de Markov
para Análisis de Cargas por Ciclo
Dentro de nuestros servicios de análisis estructural de turbinas eólicas, las gráficas o matrices de Markov son una herramienta clave para cuantificar y visualizar el conteo de ciclos de carga en los componentes estructurales del aerogenerador. Estas gráficas permiten transformar los resultados dinámicos de las simulaciones aeroelásticas en datos estadísticos útiles para la evaluación de fatiga acumulada, una de las principales causas de fallo a largo plazo en turbinas eólicas.
Ahmed Moussa
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Generación de Matrices de Markov a partir del Modelo Aeroelástico
Las matrices de Markov se generan a partir del modelo aeroelástico, simulado en herramientas como Bladed, y representan la distribución de ciclos de carga en función de su amplitud y media. Estas simulaciones reproducen miles de horas de operación realista bajo distintas condiciones de viento y control, y permiten construir un historial virtual completo de cargas.
Este conteo de ciclos es esencial para alimentar:
Modelos por Elementos Finitos (FEM):
Donde se aplican los ciclos a componentes estructurales para evaluar daños por fatiga.
Análisis Absolutos (Absolute Analyses):
Para validar el diseño estructural ante las peores condiciones de carga previstas.
Life Due Diligences:
Para calcular la vida útil restante de un aerogenerador o parque eólico completo.
Aplicaciones clave de las gráficas de Markov
Estimación de daño por fatiga en componentes como palas, buje, ejes y torre.
Validación estructural de componentes en escenarios de extensión de vida útil.
Comparación entre tecnologías o condiciones de operación.
Input técnico para rediseños, retrofits o cambios en la estrategia de control.
Evaluación de riesgos estructurales acumulados en Due Diligence técnicas.
Beneficios de integrar las matrices de Markov en tus análisis estructurales:
- Visualización clara del espectro de cargas reales experimentadas por la turbina.
- Integración directa con simulaciones FEM y herramientas de análisis estructural.
- Base objetiva para justificar intervenciones, modificaciones o planes de extensión de vida útil.
- Reducción de incertidumbre en decisiones de mantenimiento o inversión.
- Mejora de la fiabilidad en cálculos de vida remanente (Remaining Useful Life – RUL).
Planes de Gestión del Envejecimiento
para Activos Eólicos
Un Plan de Gestión del Envejecimiento (Ageing Management Plan – AMP) es una herramienta técnica y estratégica diseñada para anticipar y controlar los mecanismos de degradación que afectan a los componentes de los aerogeneradores. Su implementación permite optimizar la extensión de vida útil de los activos eólicos, reducir costes operativos y mantener la fiabilidad estructural a lo largo del tiempo.
Ahmed Moussa
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Planes de Gestión del Envejecimiento basados en evidencia técnica
Cada AMP se desarrolla de forma específica para cada componente, teniendo en cuenta las características del aerogenerador, las condiciones de operación y los riesgos asociados al envejecimiento estructural, mecánico o por fatiga. El plan incluye:
Evaluaciones e inspecciones in situ
Para detectar desgaste, grietas o signos tempranos de fatiga.
Estimación de la vida remanente
De cada componente, basada en datos operativos, cargas y propiedades del material.
Modelos de fiabilidad
Que cuantifican tasas de fallo, criticidad y costes de mantenimiento asociados.
Análisis FMECA
(Modos de Fallo, Efectos y Criticidad) para priorizar acciones preventivas en función del riesgo.
Ingeniería avanzada
para los AMP
El Plan de Gestión del Envejecimiento de Nabla incorpora un conjunto de tareas de ingeniería avanzada que permiten mitigar riesgos y asegurar la continuidad operativa de los parques eólicos:
Modelado estructural mediante FEM/FEA
(Análisis de Elementos Finitos) para evaluar tensiones, deformaciones y comportamiento bajo cargas reales.
Análisis de tolerancia al daño, incluyendo:
- Cálculo de la longitud crítica de grietas (análisis elástico y plástico).
- Modelización de la propagación de grietas para determinar el umbral de fallo.
Optimización de los protocolos de mantenimiento
Definiendo inspecciones específicas y frecuencias adecuadas según el estado del componente.
Diseño de refuerzos estructurales
O adaptaciones cuando se detectan mecanismos de degradación avanzados.
Beneficios para la gestión de activos eólicos
- Extensión efectiva de la vida útil de los activos.
- Reducción de costes operativos y de mantenimiento no planificado.
- Priorización de intervenciones basada en criticidad y riesgo real.
- Incremento de la disponibilidad operativa y del valor residual del parque.
- Refuerzo de la fiabilidad y seguridad estructural de los aerogeneradores.
Programas de Mitigación de Daños
En Componentes Eólicos
Los Programas de Mitigación de Daños forman parte del enfoque integral de ingeniería de Nabla orientado a la optimización del ciclo de vida de los activos eólicos. Este servicio actúa como una fase complementaria tras un análisis de vida útil (P90), un Análisis de Causa Raíz (RCA) o un Plan de Gestión del Envejecimiento (AMP), y puede aplicarse tanto de forma reactiva, frente a daños detectados, como de manera preventiva, para evitar su aparición en el futuro.
El objetivo de estos programas es reducir el impacto estructural y operativo de los daños existentes o potenciales, garantizando la continuidad del servicio, la fiabilidad del aerogenerador y la optimización de costes de mantenimiento.
Ahmed Moussa
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Alcance de los Programas de Mitigación de Daños
Los servicios incluidos dentro de los Programas de Mitigación de Daños abarcan tanto soluciones correctivas como estrategias preventivas avanzadas:
Mitigación de daños
Optimizando la integridad del componente y prolongando su vida útil.
Implementación de estrategias WSM (Wind Sector Management)
Tanto selectivas como avanzadas, para mitigar cargas extremas o condiciones no controladas.
Evaluación de la influencia de nuevos parques eólicos cercanos
Definición de medidas para minimizar el impacto aerodinámico y de cargas inducidas sobre el parque existente.
Reubicación o ajuste operativo de aerogeneradores mal posicionados
Orientada a reducir la fatiga estructural y mejorar el rendimiento global del emplazamiento.
Ajustes en los controladores o parámetros de operación
Adaptados a las condiciones reales de viento y comportamiento estructural.
Asesoramiento técnico en modificaciones de diseño o estrategias de operación
Que aseguren la fiabilidad y el cumplimiento de los estándares de integridad.
Beneficios para la gestión de activos eólicos
- Reducción de costes operativos mediante actuaciones selectivas de refuerzo y optimización.
- Prolongación de la vida útil de los componentes afectados.
- Disminución de riesgos estructurales y de paradas no planificadas.
- Incremento de la disponibilidad y fiabilidad del parque eólico.
- Alineación de las acciones de mitigación con los resultados del RCA, AMP o P90, garantizando coherencia técnica en la gestión del activo.
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