Aerodyn Engineering utiliza la célula de carga de alta precisión S9M de HBM en pruebas de aerogeneradores marinos innovadores

Las fuentes renovables son esenciales para superar los desafíos de la revolución de la energía limpia. La empresa aerodyn engineering desarrolla nuevos sistemas que ayudan a explotar mejor la fuerza del viento para generar electricidad. Para hacer ensayos de este tipo de instalaciones en condiciones extremas se necesitan equipos de pruebas y medición fiables. Estos expertos en energía eólica utilizan sensores de HBM en los ensayos de un nuevo aerogenerador marino, instalado frente a las costas de Japón. En concreto, la célula de carga S9M, proporciona a aerodyn engineering datos de medida precisos, incluso bajo la superficie del mar.

 

La demanda mundial de energía está creciendo rápidamente. Cada año, el mundo consume más de 16.000 teravatios hora de energía eléctrica. Y la cifra no deja de aumentar. Las fuentes renovables, en especial, tienen un papel cada vez más importante en la generación de electricidad.

El motivo es muy claro: para reducir las emisiones de CO2 y limitar el cambio climático se necesitan tecnologías capaces de generar energía de manera más eficiente y más respetuosa con el medio ambiente que, por ejemplo, las centrales tradicionales de carbón o de gas. aerodyn engineering desarrolla aerogeneradores innovadores capaces de utilizar mejor la fuerza del viento. Antes de implantar cualquiera de sus sistemas, esta empresa tecnológica con sede en Büdelsdorf, en el estado alemán de Schleswig-Holstein, lleva a cabo ensayos para estudiar cómo se comportan sus equipos en condiciones ambientales extremas. Se trata de series de pruebas complejas, para las que se requieren equipos de medición y ensayo robustos, capaces de suministrar datos fiables... incluso bajo el agua. Por eso, los expertos de aerodyn engineering eligen tecnología de sensores de alta calidad, como la célula de carga de alta precisión S9M, de HBM, utilizada recientemente en los ensayos de un nuevo aerogenerador marino.

Problema

Actualmente, aerodyn engineering está probando un modelo a escala de un nuevo aerogenerador flotante, en una ubicación marina frente a la costa de la isla japonesa de Kurahashi. Este aerogenerador tiene una articulación giratoria que le permite alinearse con la dirección del viento por sí solo. Uno de los objetivos principales de esta serie de mediciones consiste en determinar la carga que soportan los seis cables de anclaje que se fijan al lecho marino para mantener el aerogenerador en su posición. Estas mediciones requieren varios meses de trabajo, así como equipos de pruebas y medición fiables, con las características siguientes:  

  • Alta precisión
  • Resistentes al agua, para soportar mediciones de larga duración bajo la superficie del mar
  • Resistencia a sobrecargas elevadas y a la corrosión causada por un medio tan agresivo como es el agua de mar 

Solución

Para su serie de mediciones, aerodyn engineering utiliza la S9M, una célula de carga de alta precisión en S de HBM, junto con diversos accesorios de instalación. Asimismo, utiliza también la célula de carga miniaturizada U9C para efectuar mediciones adicionales en los tirantes de la torre del rotor.

  • La célula de carga S9M ofrece una clase de precisión de 0,02, única para un diseño de este tipo. Proporciona datos fiables en condiciones extremadamente desfavorables, gracias a su dependencia mínima de la temperatura y a su resistencia a los efectos de fuerzas parásitas.
  • Además, es perfectamente estanca, lo cual la hace ideal para aplicaciones subacuáticas de larga duración. Por otro lado, el cuerpo de medición, de  acero inoxidable, es robusto, resiste la corrosión causada por el agua marina y soporta sobrecargas de hasta tres veces su fuerza nominal.
  • Los accesorios de instalación, como las anillas articuladas, se adaptan de forma ideal a la célula de carga y garantizan resultados de medición óptimos.

Resultado

  • La célula de carga S9M proporciona datos de medida de alta precisión y permite derivar datos fiables para el aerogenerador de tamaño real a partir del modelo a escala.
  • Las galgas extensométricas están protegidas frente a la penetración de agua mediante una instalación soldada y sellada, y soportan perfectamente la serie de mediciones, que dura varios meses.
  • Las células de carga S9M y U9C, ambas de HBM, son equipos robustos capaces de adquirir de manera precisa y detallada las cargas dinámicas de los cables de anclaje y de los tirantes de la torre del rotor.

Ciclo de pruebas del aerogenerador flotante

La temperatura media del agua del mar frente a las costas de la isla japonesa de Kurahashi es de 10 °C. Allí, en plena bahía de Hiroshima, aerodyn engineering está haciendo ensayos con un aerogenerador flotante que se alinea con la dirección del viento por sí solo. Tres delgados flotadores se encargan de mantener a flote la estructura, que tiene un peso total de 3 toneladas. La torre mide 8 m de altura y el rotor tiene dos palas, con una envergadura de 16 metros.

“En condiciones de viento favorables, el aerogenerador desarrolla una potencia de 5 kilovatios. Sin embargo, esto es solo un modelo a escala 1:10. El aerogenerador a tamaño real pesará en torno a 3000 toneladas y producirá hasta 6 megavatios de potencia”, Martin Bode, ingeniero jefe de aerodyn engineering. Para estabilizar el aerogenerador en su posición se utilizan seis cables de acero sujetos a otros tantos puntos de anclaje en el lecho marino. La articulación giratoria, en la que confluyen todos los cables de anclaje, se encarga de alinear el aerogenerador con respecto a la dirección del viento. Durante las pruebas, es importante determinar la tensión a la que está sometido el sistema de anclaje del aerogenerador. “Los anclajes de este aerogenerador deben ser capaces de soportar condiciones extremadamente duras —y a largo plazo—, tales como tormentas fuertes o mar muy gruesa. Por eso, es esencial que en nuestras medidas utilicemos células de carga extremadamente robustas, que puedan permanecer bajo el agua durante varios meses”, insiste Martin Bode. Asimismo, los sensores deben proporcionar resultados muy precisos y detallados, para que a partir del modelo a escala sea posible derivar datos fiables, válidos para el aerogenerador de tamaño real.

“Necesitamos equipos de pruebas y medición fiables para los complejos ensayos de nuestro nuevo aerogenerador marino. Las células de carga S9M nos suministran datos fiables y muy precisos acerca de las cargas de tracción que soporta nuestro sistema de anclaje, incluso con condiciones del mar extremadamente duras”. — Martin Bode, ingeniero jefe de aerodyn engineering.

La célula de carga S9M: precisión extremadamente alta incluso en la parte baja del rango de medida

Los expertos de HBM —el líder mundial en tecnología y comercialización de equipos de pruebas y medición— asesoraron a aerodyn engineering y propusieron varios sensores.

“Aerodyn Engineering necesitaba hacer medidas subacuáticas durante varios meses y nuestro transductor de fuerza S9M, con encapsulado hermético, era la solución ideal. Nuestros productos se someten a pruebas exhaustivas. Garantizamos que cada sensor individual cumple plenamente tanto nuestros requisitos de calidad como los de nuestros clientes”. — Christoph Miks, ingeniero de ventas de HBM.

La célula de carga S9M cumple de forma óptima los requisitos del cliente. Se trata de un transductor de fuerza en forma de S, disponible en versiones para siete cargas nominales diferentes comprendidas entre 0,5 kN y 50 kN. Mide con alta precisión fuerzas de tracción y de compresión, y puede emplearse en un amplio espectro de aplicaciones estáticas y dinámicas; por ejemplo, en bancos de ensayos, en mediciones de par con sistemas de pesos y brazo de palanca, o en tareas de producción y monitorización. Según explica Christoph Miks, ingeniero de ventas de HBM, “El S9M tiene una dependencia mínima con la temperatura y está sujeto a efectos de fuerzas parásitas muy reducidos. Eso le confiere una precisión extremadamente alta en la parte baja de su rango, incluso en entornos muy hostiles. Da igual que la fuerza se mida en una aplicación industrial o bajo la superficie del mar”. 

El S9M tiene una clase de precisión HBM de 0,02. Ofrece una precisión única para un sensor con este diseño y, además, es sumamente robusto. Es herméticamente estanco y cuenta con un grado de protección IP68 que lo hace apto para sumergirlo bajo el agua. “Las galgas extensométricas están protegidas frente a la penetración de agua mediante una instalación soldada y sellada, y soportan perfectamente las mediciones de larga duración que lleva a cabo aerodyn engineering. Nuestros productos se someten a pruebas exhaustivas, para garantizar que cada sensor individual cumpla plenamente tanto nuestros requisitos de calidad como los de nuestros clientes”, insiste Christoph Miks. 

 

Cuerpo de medición de acero inoxidable extremadamente robusto, apto para soportar el fuerte oleaje

Según explica Martin bode, “Nuestros aerogeneradores estarán expuestos a velocidades del viento muy altas, de hasta 25 metros por segundo, lo que en realidad equivale a tormentas muy fuertes. Por su parte, los cables de anclaje deben soportar olas de hasta 17 metros de altura”.

Es normal que se produzca fuerte oleaje frente a las costas de Kurahashi. Los cables de anclaje se pueden ver sometidos a cargas de tracción muy altas en algunos momentos. La célula de carga S9M es extremadamente precisa, incluso con fuerzas elevadas. Eso permite utilizar un transductor con una fuerza nominal más alta en una aplicación en la que, como esta, es probable que se produzcan sobrecargas intensas. Las excelentes prestaciones del transductor garantizan resultados de medición muy precisos.

“Nuestros innovadores sistemas de generación eólica contribuyen a la revolución de la energía limpia. Para cumplir nuestra misión, necesitamos socios que, como nosotros, estén dispuestos a ser pioneros. Los expertos de HBM nos ayudan a obtener resultados óptimos en nuestros ensayos. Y, como tienen presencia global, siempre han sido capaces de prestarnos asistencia con rapidez en cualquier lugar del mundo en el que desarrollemos nuestros proyectos”. — Martin Bode, ingeniero jefe de aerodyn engineering.

Aparte de la célula de carga S9M, aerodyn engineering utiliza otros accesorios adicionales, como anillas articuladas adaptadas específicamente a la fuerza nominal del sensor. Estos expertos en energía eólica usan también la célula de carga miniaturizada U9C para medir las cargas de tracción en los tres tirantes de la torre del rotor.  Este sensor posee un excelente comportamiento dinámico y un robusto cuerpo de medición en acero inoxidable. Estas características lo hacen ideal para adquirir con precisión las variaciones de carga en los tirantes a lo largo de periodos de tiempo prolongados. “Ofrecemos un amplio catálogo de transductores y electrónica de medición para todo tipo de requisitos”, afirma Christoph Miks. “Suministramos a nuestros clientes toda la tecnología necesaria para sus cadenas de medida, desde los sensores a electrónica de medición y accesorios de instalación adaptados”.

aerodyn engineering confía desde hace varios años en el buen hacer de HBM en sensores y tecnología de ensayos y medición. Como dice Martin Bode, “Necesitamos un socio que nos ayude a ser pioneros y a promover conceptos innovadores de energía eólica. Los expertos de HBM nos prestan asesoramiento y ponen en nuestras manos tecnologías avanzadas y de confianza que contribuyen a que las pruebas de nuestros prototipos se desarrollen de manera más eficiente y fiable. La presencia internacional de HBM es otra gran ventaja, por ejemplo, cuando llevamos a cabo misiones de medición espontáneas en distintos lugares del mundo que requieren un despliegue rápido”.


Aerodyn Engineering:

Esta empresa desarrolla y prueba parques eólicos y componentes innovadores, tales como aerogeneradores y palas de rotor, para instalaciones en tierra o marinas. Los aerogeneradores de aerodyn están repartidos por cinco continentes. Sus desarrollos contribuyen a una generación eléctrica más respetuosa con el medio ambiente y favorecen una mejor explotación de las fuentes de energía renovables, como la eólica. Los distintos conceptos de sistema que ofrece esta empresa, con sede en Büdelsdorf, en el estado alemán de Schleswig-Holstein, generan potencias nominales de hasta 6500 kW.


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