Herramienta de ingeniería gratuita #026
Límites de vibración — Turbinas eólicas
Evalúe la severidad de vibración de los componentes de turbinas eólicas según ISO 20816-21. Admite mediciones del rodamiento principal, caja de cambios, generador y parte superior de la torre.
Resultados
ℹ️ Nota del componente:
| Zona | Límite | Descripción |
|---|
Alcance de ISO 20816-21
La ISO 20816-21 especifica los criterios de evaluación de vibración para turbinas eólicas onshore y offshore. Cubre los componentes principales del tren de potencia y la estructura de la torre/góndola, abordando las condiciones operativas únicas de los sistemas de energía eólica.
Caja de cambios — Velocidad (mm/s RMS)
La vibración de la caja de cambios se mide en el soporte del rodamiento utilizando sensores de velocidad. Múltiples etapas producen firmas de vibración complejas.
| Límite de zona | Velocidad (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 3.5 |
| B/C | 7.1 |
| C/D | 11.2 |
Generador — Velocidad (mm/s RMS)
Los límites de vibración del generador son más bajos porque los generadores son máquinas rotativas de precisión con tolerancias más estrictas.
| Límite de zona | Velocidad (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.8 |
| B/C | 5.6 |
| C/D | 9.0 |
Rodamiento principal — Aceleración (g RMS)
El rodamiento principal opera a velocidades muy bajas (10–20 RPM). La medición de aceleración capta señales de defectos del rodamiento de alta frecuencia que los sensores de velocidad pasarían por alto.
| Límite de zona | Aceleración (g RMS) |
|---|---|
| A/B | 0.5 |
| B/C | 1.0 |
| C/D | 2.0 |
Parte superior de la torre (Góndola) — Velocidad (mm/s RMS)
La vibración en la parte superior de la torre refleja la respuesta estructural general a las cargas aerodinámicas y las fuerzas del tren de potencia.
| Límite de zona | Velocidad (mm/s RMS) |
|---|---|
| A/B | 2.0 |
| B/C | 4.0 |
| C/D | 7.0 |
ℹ️ Nota: La vibración de las turbinas eólicas es altamente variable según las condiciones del viento. Las mediciones deben tomarse en condiciones operativas consistentes (p. ej., potencia nominal, rangos específicos de velocidad del viento) para una comparación significativa. Los CMS (sistemas de monitoreo de condición) proporcionan seguimiento continuo.
⚠️ Importante: Las fallas del rodamiento principal están entre las reparaciones más costosas de las turbinas eólicas. La detección temprana mediante monitoreo de vibración (especialmente aceleración de alta frecuencia y análisis de envolvente) es crítica para el reemplazo planificado antes de una falla catastrófica.
La norma ISO 20816-21 especifica los criterios de evaluación de vibraciones para aerogeneradores terrestres (onshore) y marinos (offshore). Cubre:
- Rodamiento principal — rodamiento del eje de baja velocidad
- Multiplicadora — incrementador de velocidad multietapa
- Generador — máquina eléctrica de alta velocidad
- Parte superior de la torre (góndola) — vibración estructural
Se abordan tanto las mediciones de velocidad (mm/s) como de aceleración (g) dependiendo del componente.
La velocidad (mm/s RMS) se utiliza para la multiplicadora, el generador y la parte superior de la torre, donde las frecuencias de vibración se encuentran en el rango de 10–1000 Hz.
La aceleración (g RMS) se utiliza para los rodamientos principales que operan a velocidades muy bajas (10–20 RPM), donde las señales de defecto de rodamiento de alta frecuencia son capturadas mejor por acelerómetros mediante técnicas de demodulación de envolvente.
Los aerogeneradores más grandes (>3 MW) presentan:
- Velocidades de rotación más bajas
- Mayor flexibilidad estructural
- Mayor inercia del rotor
- Dinámica del tren de potencia más compleja
Los límites de zona son generalmente coherentes entre las distintas clases de potencia en lo que respecta a la severidad de cada componente. La clase de potencia proporciona contexto para la interpretación y el análisis de tendencias.
La vibración en la parte superior de la torre (góndola) mide la respuesta estructural global ante:
- Desequilibrio de masa y aerodinámico del rotor
- Desalineación de orientación (yaw) respecto a la dirección del viento
- Fuerzas del tren de potencia transmitidas a través de la góndola
- Resonancia estructural de la torre
- Problemas en la cimentación
Es un indicador clave de la salud general del aerogenerador y puede revelar problemas no visibles mediante la monitorización de componentes individuales.
En caso de Zona C en un componente de aerogenerador:
- Revise las tendencias del sistema de monitorización de condición (CMS) y los datos SCADA
- Correlacione la vibración con la velocidad del viento y la potencia de salida
- En rodamientos: compruebe las frecuencias de defecto en el espectro de envolvente
- En la multiplicadora: analice muestras de aceite en busca de partículas metálicas
- Considere limitar la potencia del aerogenerador para reducir las cargas
- Programe el mantenimiento durante la próxima ventana meteorológica adecuada
- En la torre: compruebe la cimentación, el sistema de orientación (yaw) y el equilibrado del rotor
Los procedimientos descritos en esta página fueron desarrollados y probados en campo por el equipo de Vibromera utilizando el Balanset-1A, un balanceador portátil de doble canal y analizador de vibraciones para el balanceo de rotores en sitio.
Analizadores de vibración profesionales para monitoreo de condición de turbinas eólicas. Evaluación en sitio conforme a ISO 20816. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero en análisis de vibraciones y fundador y director general de Vibromera. Desde hace más de 15 años balancea equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrífugas, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y usar solo, en sitio, y no como equipo de laboratorio. Vibromera se fundó en 2017 y desde 2023 tiene su sede en Oporto, Portugal. Aquí se realizan el desarrollo, el ensamblaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el balanceo en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos difíciles de balanceo y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
