Cómo los acoplamientos de conexión rápida reducen los costes de mantenimiento de las turbinas eólicas y ayudan a evitar averías de los transistores IGBT

Cómo los acoplamientos de conexión rápida reducen los costes de mantenimiento de las turbinas eólicas y ayudan a evitar averías de los transistores IGBT

Los transformadores de electrónica de potencia de las turbinas de energía eólica son componentes críticos y se ha demostrado que son una de las partes que fallan con más frecuencia, según un artículo de MDPI (fuente: MDPI). La causa más común de fallo es la incapacidad de disipar el calor adecuadamente, lo que comporta parones, pérdida de ingresos y altos costes de mantenimiento. Con una gestión eficaz de la temperatura mediante acoplamientos rápidos, esto puede reducirse y ampliar la vida útil de los transistores IGBT.

Los rápidos avances en electrónica de potencia han aumentado todavía más la demanda de formas más eficaces y modernas para disipar el calor. Por desgracia, la incapacidad de disipar eficazmente el calor es un problema común que tiene como resultado una reducción en la eficiencia del sistema o, en el peor de los casos, un fallo del sistema.

La parte crítica de un transformador de electrónica de potencia es el transistor electrónico, o sea el IGBT (siglas en inglés de Transistor Bipolar de Puerta Aislada). La generación masiva de calor suele requerir un sistema de refrigeración líquida para controlar la temperatura. A continuación tenemos un ejemplo de secuencia de acontecimientos cuando la corriente se transforma a través de un transistor electrónico en un transformador de electrónica de potencia:

  1. El generador de la turbina de energía eólica genera CA
  2. La CA se transforma entonces en CC, que causa un aumento de calor en el transistor IGBT.
  3. La CC se transforma entonces nuevamente en CC con el voltaje y la frecuencia adecuados, la cual...
  4. ...luego sale a la red. Como anteriormente, esto crea calor en el transistor IGBT. Al no poder disipar eficazmente el calor, los IGBT corren el riesgo de quemarse, lo que provoca un fallo del sistema y un parón.

 

Evite costosos fallos de los IGBT por una refrigeración insuficiente

Cuando no se pueden controlar eficazmente las temperaturas elevadas en transformadores de electrónica de potencia de turbinas de energía eólica, con el resultado de desbordamiento térmico y una vida útil reducida, o incluso, en los peores casos, módulos quemados, las consecuencias pueden ser una lección costosa. De hecho, sin contar el tiempo de inactividad y las pérdidas de ingresos, los costes de mantenimiento de un transistor IGBT que falla pueden llegar a los 100.000€ por día, sobre todo si la torre eólica se encuentra mar adentro, lo que implica barcos, grúas o helicópteros. Por consiguiente, invertir en componentes de alta calidad en los sistemas de control de temperaturas es muy importante para evitar fallos innecesarios y costosos.

Los acoplamientos rápidos permiten trabajar con módulos precargados

Cuando se produce el desastre y el transistor IGBT llega al final de su vida útil, un diseño inteligente utilizando acoplamientos rápidos hará que los trabajos de mantenimiento in situ sean mucho más rápidos y se minimice al máximo la pérdida de producción. Se pueden conectar fácilmente módulos completos de IGBT con líquido refrigerador precargado sin la necesidad de vaciar y llenar dentro del espacio limitado de la góndola. Utilizando acoplamientos rápidos antigoteo de alta calidad, se evita el engorro de derrames o fugas. Basta desconectar el módulo IGBT existente, conectar el módulo nuevo y ya estará listo para funcionar. El módulo quemado se puede llevar de regreso al taller para vaciarlo, sustituir el IGBT y recargarlo.

Además, utilizar acoplamientos de conexión rápida en vez de otras soluciones es beneficioso en el sentido de que facilitan el proceso de ensamblaje e instalación, que de lo contrario es un proceso laborioso que resulta en elevados costes de producción de los transformadores. Puesto que los acoplamientos rápidos no requieren apretarlos con precisión de apriete, lo que suele ser una tarea difícil de realizar en conexiones de brida a las que resulta más difícil acceder, estos costes de producción pueden reducirse.

Diseñado para soportar vibraciones

Otro reto importante con las turbinas de energía eólica son las vibraciones mecánicas, vibraciones que a menudo están causadas cuando tornillos, tuercas y pernos se aflojan durante el funcionamiento. Las vibraciones también pueden causar que las bridas se aflojen y por tanto se cree una fuga en un circuito de refrigeración cerrado. Igual que el sobrecalentamiento, esto puede provocar altos costes de mantenimiento, algo que se puede evitar con acoplamientos rápidos fiables y de alta calidad. 

La serie de acoplamientos rápidos ultraFLOW de CEJN puede ser una ventaja cuando se desconectan partes de un circuito, al cortar secciones del sistema del transformador y garantizar que no haya derrames, una característica que no resulta posible en las llaves de paso tradicionales.

Utilizando acoplamientos ultraFLOW de CEJN, el operador solo tiene que vaciar una cantidad limitada del refrigerante del sistema, y no hasta 200 litros. Esta es una función importante para ahorrar tiempo que afecta en gran manera tanto al tiempo de actividad de la turbina eólica como a los costes asociados.

 

 

Escrito por:

Kenneth Kjellberg
Division Manager Engineering


 

Acoplamientos rápidos: un componente fundamental en los sistemas de control de temperatura.

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