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Turbinas Eólicas - Protección contra Incendios

Diagnóstico del Riesgo y Medidas de Protección para Incendios en Turbinas Eólicas

Los incendios en aerogeneradores son una realidad en parques eolicos en todo el mundo, y representan danos muy importantes para el sector.

Segun el informe de la aseguradora GCube del Noviembre de 2015, al ano cerca de 50 aerogeneradores prenden fuego con perdidas totales. En la Tabla 1 se pueden apreciar los numeros de incendios registrados por la Caithness Windfarm Information Forum, CWIF.

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Tabla 1: Numero de incendios en turbinas eolicas en el mundo (Fuente: CWIF).

Como se puede ver en la Tabla 1, los numeros antes del ano 2000, son bastante bajos, por falta de datos. Uno de los grandes problemas de contabilizar el numero de incendios es la falta de una organizacion internacional donde sea obligatorio reportar todo y cualquier caso de incendio producido.

La realidad es que muchos de los incendios no son reportados por la industria, y como estan en locales aislados, a veces, no llega a los medios de comunicacion. Ademas, algunos casos de incendio son controlados antes de que se queme todo el aerogenerador, por lo que no se puede verlo por fuera, y muchas veces el caso es archivado, sin llegar a publico.

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1.2 Materiales combustibles en turbinas eolicas

Los incendios pueden causar danos en la gondola, torre, subestacion electrica o bien en cualquier otro elemento del parque eolico. Los riesgos de incendio en la gondola vienen aumentados por la incorporacion, en nuevas turbinas, de elementos como switchgears, capacitores, inversores, cabinas de control y el transformador. Estos componentes pueden ocasionar incendios debido a rotura, malfuncionamiento o sobrecarga del circuito electrico.

El riesgo de incendio en los aerogeneradores es aumentado por la cantidad de fluidos combustibles que son necesarios para su funcionamiento, en un espacio confinado.

Los sistemas de transmision (Gearbox), de orientacion (Yaw system), de control de paso (Pitch control) y el generador estan dotados de centenas de litros de lubrificantes que son inflamables, y pueden propiciar la propagacion del incendio o generarlo.

2. Directrices y certificados internacionales de proteccion contra incendios

El Parlamento Europeo juntamente con Consejo de la Union Europea, han elaborado la Directiva 2006/42/CE en lo que se definen los estandares que las 2 maquinas en general deben cumplir y aunque que no sea directamente direccionada a los aerogeneradores, ellos tambien estan incluidos.

Otra forma de asegurar que el sistema anti-incendio sea robusto y eficaz, es por medio de Certificados de calidad. Empresas como la noruega DNV GL, en su documento SE0077 establece el proceso y los requerimientos necesarios para recibir dicho certificado, como por ejemplo, que los componentes del sistema de deteccion y extincion tengan que superar diferentes pruebas realizadas por laboratorios de un miembro de la European Fire Security Group (EFSG).

3. Buenas practicas de prevencion y extincion

La normativa NFPA 850 trae recomendaciones de buenas practicas para la proteccion contra incendios en plantas de generacion de electricidad. En lo que se refiere a energia eolica, la normativa senala aspectos de seguridad importantes para los aerogeneradores que hay que tenerse en cuenta a la hora de evitar incendios. Ademas, por ser una guia, es posible que se tenga que adaptar las recomendaciones para cada caso

A nivel Español, el Instituto Nacional de Seguridad e Higiene en el Trabajo, INSHT, ha elaborado las Normas Tecnicas de Prevencion, NTP, que sirven como guia de buenas practicas.

Especificamente para los aerogeneradores, se elaboro una serie de tres normas (NTP 1022, 1023 y 1024) donde se describen las principales medidas de prevencion y proteccion durante el mantenimiento de aerogeneradores.

4. Riesgos

4.1 Caida de rayos

Los rayos son fenomenos naturales normalmente generados en regiones electricamente cargadas de las nubes y alcanzan la Tierra en forma descargas electricas. Las nuevas turbinas pueden llegar a los 220m y su altura les hace todavia mas propicias a atraer los rayos. Aunque las turbinas esten dotadas de sistemas de pararrayos, segun la NFPA, la caida de rayos es la fuente mas comun de incendios en aerogeneradores.

4.2 Fallos mecanicos e hidraulicos

Segun las aseguradoras, el fallo mecanico o rotura de maquinaria es otro factor responsable por causar incendios en turbinas eolicas. Los fallos pueden ocurrir en diversas partes de la turbina y por diferentes razones. El desgaste o danos en engranajes, sobrecalentamiento de cojinetes, fatiga, uso de aceites incorrectos o temperatura de aceite incorrecta, vibraciones, frenados mecanicos del rotor y sobrecarga son algunas de las causas mas comunes de incendios.

4.3 Fallo en las instalaciones electricas

Fallos en componentes electricos en aerogeneradores figura entre las causas mas comunes. Factores externos o defectos pueden causar sobrecargas que posteriormente pueden someter estos dispositivos a un sobrecalentamiento y un inicio de incendio.

Otros factores causadores de incendio en sistemas electricos y electronicos son fallo en la tierra, cortocircuitos y arcos electricos.

Entre los componentes que mas presentan riesgo en la gondola esta los disyuntores, inversores, capacitores, filtro de harmonicos, sistemas de control, baterias y transformadores.

5. Sistemas pasivos de proteccion contra incendios 5.1. Protecciones contra rayos

La mayoria de los nuevos aerogeneradores ya vienen equipados con sistemas de proteccion para rayos. Estos sistemas estan centrados en conducir la descarga electrica, o rayo, hasta la tierra, evitando danos en los componentes

La gran mayoria de los casos, cuando se hablan de descargas por rayos, los valores suelen estar entre 5 y 14 kA. Sin embargo, los sistemas de proteccion deben estar preparados para cubrir un rango elevado de corriente de descarga, aunque eso viene reflejado en el precio del dispositivo. Los aerogeneradores son divididos en clases de I a IV, dependiendo de los limites maximos y minimos de corriente que pueda soportar, de acuerdo con la IEC 62305.

5.2 Minimizar los riesgos en los sistemas electricos

Equipos de proteccion para los sistemas electricos, tales como fusibles y disyuntores, deben ser capaces de detectar selectivamente una parte defectuosa del circuito, o bien un equipo como el generador, transformador o cables y desconectarlos.

Al desconectar la parte o equipo defectuoso, el sistema automaticamente debe comunicar al operador del parque para que sea enviado un grupo de mantenimiento al local. Ademas, estos deben tambien ser capaces de apagar la turbina y desconectarla de la red de distribucion.

5.3 Recubrimientos de proteccion contra Incendios

Los recubrimientos contra incendio, o resinas retardantes al fuego, ampliamente utilizados en el sector de construccion civil, pueden tener un gran potencial como medida de proteccion en el sector eolico.

Los recubrimientos disponibles en el mercado pueden llegar hasta los 120 minutos de resistencia al fuego, este tiempo puede ser el factor clave para evitar un dano mas grande, ya que, durante este tiempo, es posible que lleguen los bomberos, o bien que el fuego acabe por falta de material combustible, por ejemplo.

5.4 Mantenimiento

El mantenimiento de los aerogeneradores debe ser realizado de manera periodica con un cierto nivel de calidad.

Muchos incendios reportados son debidos a servicios de mantenimiento realizados de manera incorrecta. Como minimo el mantenimiento de partes cruciales como el sistema de transmision, devanados del generador, transformador, sistemas hidraulicos y cojinetes debe ser realizado frecuentemente, aunque se ha visto en este trabajo que muchos otros dispositivos pueden ser responsables por causar incendios y deberian ser tambien revisados.

5.5 Formacion

La formacion del personal es una medida muy importante, ya que el error humano es todavia una de las principales causas de los accidentes con incendios.

Aunque el aerogenerador este equipado con equipos de proteccion que le de un nivel aceptable de seguridad, un fallo humano puede ser suficiente para que se empiece un incendio, principalmente si esto pone su vida y de otros en riesgo.

5.6 Seguros

Las perdidas economicas debido a accidentes pueden llegar a sumar millones de euros y, por esta razon, los propietarios de parques eolicos normalmente buscan aseguradoras que puedan cubrir estos gastos a cambio de primas mensuales.

Existe un estimulo activo de las aseguradoras para que sus clientes utilicen metodos de reduccion de riesgo y que los pongan en marcha para reducir las posibilidades de incendios.

Expertos aseguran que la inversion puede recuperarse en un plazo de 5 a 7 anos, y teniendo en cuenta que la vida util de una turbina es de 20 anos valdria la pena.

6. Sistemas activos de proteccion contra incendios 6.1 Deteccion

La deteccion es la primera etapa en los sistemas activos de proteccion contra incendios. Se han comentado los sistemas mas utilizados en el sector entre ellos, los detectores de llama por infrarrojos, detectores de humos lineales, detectores de Humo por Aspiracion y detectores de llamas multi-sensores.

Cada uno de ellos trae ventajas e inconvenientes, y ademas cada uno puede ser mas adecuado para una zona especifica del aerogenerador que otro.

6.2. Extincion

Los sistemas de extincion son obligatorios en aerogeneradores aunque en este trabajo se esta intentando demonstrar que en el mercado existen diversos tipos diferentes de sistemas de extincion costes efectivos pero no todos son adecuados a aplicacion en aerogeneradores.

Entre los tipos mas comunes estan los de sistemas de gas, agua, otros quimicos, polvos y aerosoles.

6.3. Monitoreo de instalacion

Los sistemas de deteccion deben estar conectados a un sistema de monitorizacion que sea controlado de manera remota. En el caso que se detecte un incendio, es importante activar, de manera automatica, la parada completa del aerogenerador y la desconexion de los sistemas electricos, ademas de contactar con los bomberos.

6.4. La desactivacion de las instalaciones

En el caso de un incendio, el aerogenerador todos los sistemas mecanicos electrico e hidraulico deben ser apagados y el aerogenerador desconectado de la red de distribucion automaticamente.

Con excepcion de los sistemas de informacion de emergencia y las luces de emergencia que deben tener una fuente autonoma de alimentacion en el caso que haya personas dentro de la turbina, puedan encontrar el camino de la salida.

7. Analisis de Casos

En esta seccion se ha comentado en detalle cuatro siniestros reales, con diferentes fuentes de incendio, en diferentes partes del mundo. Ademas, se ha discutido cuales los sistemas de prevencion podrian haber ser utilizados en cada caso basado en los conocimientos adquiridos en este trabajo.

Conclusiones

Muchos factores deben tenerse en cuenta para poder lograrse un nivel alto de proteccion contra incendio en aerogeneradores.

En este trabajo, se han diagnosticado las causas mas comunes de incendio y las medidas de prevencion, activas y pasivas, que se pueden implementar para reducir los riesgos. Ademas, se ha senalado la importancia de los trabajos de mantenimiento y la del personal conocer los riesgos y sistemas de proteccion.

Los accidentes por incendio son en gran parte muy costosos y peligrosos para la vida humana aunque que para la cantidad de aerogeneradores que existen actualmente el numero de turbinas incendiadas es relativamente bajo. Sin embargo, el numero de incendios pueden aumentar debido al envejecimiento de turbinas de grande porte, que son el tipo que mas atraen rayos, por ejemplo

La instalacion de estos sistemas podria ser de interes del propietario del parque, que ha invertido el dinero, pero tambien a las aseguradoras. Estas empresas deben arcar con los costes, aunque eso dependera de las condiciones del tipo de seguro firmado, se podria plantear de reducir las primas que pagan los propietarios, en el caso de una mejora en sus sistemas de proteccion.

Autor: Rafael Torres Silva Director: Ricard Bosch Tous

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