Diagnstico del riesgo y medidas de proteccin para

Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas Autor: Rafael Torres Silva Tutor: Prof. Dr. Ricard Bosch Tous 02 de Noviembre de 2016 Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Introducción Capacidad instalada del sector eólico en el mundo (GW) Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Casos reales de incendios en turbinas eólicas Número de casos de incendios en parques eólicos de 1970 - 2016 (Fuente: CWIF) § Media de 18 incendios al año. § Estos valores tienden a crecer con el aumento del número de aerogeneradores en el mercado. § Varios con perdidas de vidas humanas. § Dificultad de combatir el fuego debido a la altura del aerogenerador y desprendimiento de partes en llamas. Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Pérdidas económicas causadas por incendios Aerogenerador de 2 MW Incendio Nuevo Aerogenerador ~3, 000€ Ingresos anuales generados ~700, 000€/turbina Tiempo de Reemplazo: a 12 meses 9 Total ~ 3, 700, 000€/accidente Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Materiales combustibles en turbinas eólicas Puntos donde se concentran fluidos inflamables Transmisión y Generador Eje del rotor Control de paso Control de orientación Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Normas y certificados internacionales Parlamento Europeo Directiva 2006/42 / CE - Define los estándares que las máquinas en general deben cumplir incluido aerogeneradores y sus componentes DNV GL - Det Norske Veritas SE 0077 - Sistemas de detección y extinción tienen que superar diferentes pruebas realizadas por laboratorios de un miembro de la European Fire Security Group (EFSG). Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Guías de Buenas Prácticas National Fire Protection Association NFPA 850 - Identificación y Protección de los peligros para Instalaciones de Generación Eólica Instituto Nacional de Seguridad e Higiene NTP 1022, 1023 y 1024 - Describen las principales medidas de prevención y protección durante el mantenimiento de aerogeneradores Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Riesgos principales • Caída de rayos • Fallos mecánicos e hidráulicos • Fallo en las instalaciones eléctricas Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Caída de rayos • Aerodinámica de las palas • Efecto Bernoulli Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Caída de rayos • Ley de Paschen • Tensión de ruptura Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Dispositivo avisador de rayos • Información meteorológica en tiempo real • Evitar accidentes • Suspender el mantenimiento cuando el riesgo sea alto • Parar la generación Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Riesgos principales • Caída de rayos • Fallos mecánicos e hidráulicos • Fallo en las instalaciones eléctricas Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Fallos mecánicos e hidráulicos • Engranajes • Sobrecalentamiento de cojinetes • Fatiga • Uso de aceites incorrectos • Temperatura de aceite incorrecta • Vibraciones • Sobrecarga Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Fallos mecánicos e hidráulicos • Frenados • Paradas de emergencia Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Riesgos principales • Caída de rayos • Fallos mecánicos e hidráulicos • Fallo en las instalaciones eléctricas Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Fallo en las instalaciones eléctricas • Fallo en la tierra • Cortocircuitos • Arcos eléctricos • Disyuntores • Inversores • Capacitores • Filtro de harmónicos • Sistemas de control • Baterías • Transformadores Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Fallo en las instalaciones eléctricas • Baterías de plomoácido • Bien mantenidas • Bien ventilado • Producción de H 2 • Cortocircuito en las baterías del sistema de control de paso ( Vensys 62 de 1. 2 MW ) Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Fallo en las instalaciones eléctricas • Fenómeno de resonancia • Harmónicos • Altos valores de corriente • Sobrecalentamiento Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Fallo en las instalaciones eléctricas • Disyuntores • Sobrecargas • Conexiones atornilladas • Vibraciones Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Medidas de protección • Protección contra rayos • Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos • Recubrimientos de protección contra Incendios • Mantenimiento • Formación • Evitar fuentes de ignición • Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio • Seguros Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Protecciones contra rayos Descargas Negativas Descargas Positivas Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Protecciones contra rayos • Vestas V 90 de 3 MW • Clase I • 7 receptores • R 42 m, R 39 m, R 35 m, R 30 m, R 25 m, and R 20 m • Conductor de cobre de 50 mm 2 • Banda de acero Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Protecciones contra rayos • Unidad de Transferencia de Corriente proveniente de Rayos, (UTCR) • Conductores de latón instalados en el cuerpo de la torre Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Protecciones contra rayos • Parte posterior de la góndola • Anemómetros • Luces de aviación • Anillo de acero que está conectado al chasis de la góndola • Pararrayo Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Protecciones contra rayos • Sistemas de conexión a tierra • Fundación de la torre como su referencia de tierra • Dos cables paralelos de 1 x 50 mm 2 de la tierra conectan la base de la torre al topo Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Protecciones contra rayos • Palas atingidas fuera de la zona de los receptores • Penetra la pala y se crea un arco dentro • Presión y la temperatura elevadas • Daños considerables Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección pasivos • Protección contra rayos • Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos • Recubrimientos de protección contra Incendios • Mantenimiento • Formación • Evitar fuentes de ignición • Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio • Seguros Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos • Los disyuntores compactos • Fusibles de protección de semiconductores • Dispositivos de vigilancia de corriente diferencial • Dispositivos de medida de corriente residuales • Cables PVC por Barras colectoras Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección pasivos • Protección contra rayos • Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos • Recubrimientos de protección contra Incendios • Mantenimiento • Formación • Evitar fuentes de ignición • Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio • Seguros Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Recubrimientos de protección • Resinas retardantes • Amplio uso en construcción civil • Fibra de vidrio y carbono • Hasta 120 min de resistencia • Uso no obligatorio Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección pasivos • Protección contra rayos • Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos • Recubrimientos de protección contra Incendios • Mantenimiento • Formación • Evitar fuentes de ignición • Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio • Seguros Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Mantenimiento • Periodicidad • Nivel de calidad • Frecuente • • • Sistema de transmisión Devanados del generador Transformador Sistemas hidráulicos Cojinetes • Mantenimiento de las palas • Vehículo aéreo no tripulado Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección pasivos • Protección contra rayos • Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos • Recubrimientos de protección contra Incendios • Mantenimiento • Formación • Evitar fuentes de ignición • Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio • Seguros Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Formación • Error humano es todavía una de las principales causas de los accidentes • Cómo funcionan los sistemas de extinción • Rutas de salida • Entrenamientos regulares de evacuación • Evitar llevar posible fuentes de ignición o material combustible • Ropas sucias de aceite o solventes • No fumar Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección pasivos • Protección contra rayos • Minimizar los riesgos en los sistemas eléctricos • Recubrimientos de protección contra Incendios • Mantenimiento • Formación • Evitar fuentes de ignición • Evitar trabajos que impliquen riesgos de incendio • Seguros Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Seguros • Seguro de la propiedad • Modalidad todo riesgo • • Rotura de maquinaria Cortocircuitos Tempestades Incendios • Seguro de la garantía • Normalmente por 5 años • Solo cubre los costes de la pieza defectuosa Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Seguros • Estímulo activo de las aseguradoras • Métodos de reducción de riesgo • Wind. Pro • 20% de sus reclamaciones accidentes con fuego • € 4 millones anualmente • Instalar sistemas de prevención y extinción • Descuentos en las primas • Se recuperaría 5 a 7 años • Vida útil de 20 años Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección activos • Detección • Monitorización de la instalación • Sistemas de extinción de incendios • La desactivación de las instalaciones Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Detección • Detectores de llama por infrarrojos • 3 sensores • Detectar el CO 2 • Longitudes de onda específicas • No son muy habituales para aplicaciones dentro de los aerogeneradores Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Detección • Detectores de humos lineales • Principio de la reflexión • Rayos infrarrojos • Puede monitorizar una distancia de 5 -100 m • Más indicados para almacenes y lugares donde el techo sea muy alto Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Detección • Detector de Humo por Aspiración • Continuo • Dos longitudes de onda diferentes • Infrarrojo y el azul • Diferenciar partículas de humo, polvo y vapor • Buena fiabilidad Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Detección • Detector de llamas multi-sensores • Solución más avanzada • Sensores infrarrojos • Detector de temperatura • Detector de CO • Fuegos lentos Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección activos • Detección • Monitorización de la instalación • Sistemas de extinción de incendios • La desactivación de las instalaciones Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Monitorización de la instalación • Detección debe estar conectada a un sistema de monitorización • Controlado de manera remota • Conexión de internet VPN • Se instalan sistemas de comunicación en la góndola y en el pie de la torre • Conectados pero funcionan de manera autónoma • Sistema SCADA de control • Ethernet • Fibra óptica • Radio Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección activos • Detección • Monitorización de la instalación • Sistemas de extinción de incendios • La desactivación de las instalaciones Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de extinción de incendios • Sistemas de gas • CO 2, argón o nitrógeno • Sistemas fiables • Desplazan el oxígeno • Sistemas de agua • Regadera, pulverizada, nebulizada o espumas. • Enfriar el local del incendio • Controlar las llamas • Polvos o aerosoles • No son adecuados Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de extinción de incendios • Sistemas de tubos termosensibles y fluido a presión • 3 M NOVEC 1230 + N 2 @195 PSI • • • Simple No depende de electricidad para la detección Robusto Muy poco o ningún tipo de mantenimiento No se ve afectado por la variación de la temperatura, vibraciones u otros contaminantes • Puede actuar desde pequeños espacios como armarios de control, o bien en los frenos del aerogenerador o en el transformador Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de extinción de incendios • Sistemas de actuación directa • Sistema de actuación indirecta Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de extinción de incendios • Disposición para la instalación Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Sistemas de protección activos • Detección • Monitorización de la instalación • Sistemas de extinción de incendios • La desactivación de las instalaciones Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

La desactivación de las instalaciones • Sistemas mecánicos eléctrico y hidráulico deben ser apagados • Aerogenerador desconectado de la red de distribución automáticamente • Excepciones • Luces de emergencia • Sistemas de información de emergencia • Fuente autónoma de alimentación • Seguro para evitar reconexiones • No deben depender de una lógica de control Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Análisis casuística • Caso 1 – Caída de Rayo • Caso 2 – Fallo Mecánico • Caso 3 – Mantenimiento deficiente • Caso 4 – Fallo en la instalación eléctrica Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Caso 1 - Caída de rayo • Aerogenerador 2 MW • Pala fue atingida • Mantenimiento deficiente • Residuos de aceite del sistema de paso • Góndola se incendió por consecuencia • Pérdida 2, 000€ Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Caso 2 - Fallo mecánico • Aerogenerador de 1, 5 MW • Fallo en el anillo colector del ventilador del generador • Pérdida 800, 000€ Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Caso 3 – Mantenimiento deficiente • Disyuntor • Sobrecalentamiento conexiones atornilladas • Mala instalación • Mantenimiento deficiente • Vibraciones • 1 MW, Pérdida 500, 000€. Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Caso 4 - Fallo en las instalaciones eléctricas • Canunda, Australia • Incendio durante el mantenimiento • Fallo eléctrico • Falta de formación • Pérdida 2, 000€. Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Conclusiones y futuras investigaciones • Diagnosticado las causas más comunes de incendio • Medidas de prevención • La importancia del mantenimiento • Pueden aumentar los números de incendios • Pérdidas económicas significativas • Offshore • Difícil acceso • Instalación sistemas de extinción • Interés del propietario y de la aseguradora • Reducción de primas Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres

Muchas Gracias! Diagnóstico del riesgo y medidas de protección para incendios en turbinas eólicas – Rafael Torres