Herramienta de ingeniería gratuita #026
Límites de vibración — Aerogeneradores
Evalúe la intensidad de la vibración en componentes de aerogeneradores según la norma ISO 20816-21. Permite realizar mediciones en cojinetes principales, multiplicadoras, generadores y parte superior de la torre.
Resultados
ℹ️ Nota del componente:
| Zona | Límite | Descripción |
|---|
Alcance de la norma ISO 20816-21
La norma ISO 20816-21 especifica los criterios de evaluación de vibraciones para aerogeneradores terrestres y marinos. Abarca los principales componentes del tren de transmisión y la estructura de la torre/góndola, abordando las condiciones operativas específicas de los sistemas de energía eólica.
Multiplicadora — Velocidad (mm/s RMS)
La vibración de la caja de engranajes se mide en la carcasa del cojinete mediante sensores de velocidad. Múltiples etapas producen señales 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 rotatorias 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 |
Cojinete principal — Aceleración (g RMS)
El cojinete principal funciona a velocidades muy bajas (10-20 RPM). La medición de la aceleración captura señales de alta frecuencia de defectos en el cojinete que los sensores de velocidad no detectarían.
| 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 de la parte superior de la torre refleja la respuesta estructural general a las cargas aerodinámicas y las fuerzas del tren de transmisión.
| 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 varía considerablemente según las condiciones del viento. Para realizar comparaciones significativas, es necesario realizar mediciones en condiciones de funcionamiento constantes (p. ej., potencia nominal, intervalos específicos de velocidad del viento). Los sistemas de monitorización de condiciones (CMS) proporcionan un seguimiento continuo.
⚠️ Importante: Las averías en los cojinetes principales se encuentran entre las reparaciones más costosas de los aerogeneradores. La detección temprana mediante la monitorización de vibraciones (especialmente la aceleración de alta frecuencia y el análisis de la envolvente) es crucial para planificar el reemplazo antes de una avería 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 equilibrador portátil de dos canales y analizador de vibraciones para el equilibrado de rotores in situ.
Analizadores de vibraciones profesionales para la monitorización del estado de aerogeneradores. Evaluación in situ conforme a la norma ISO 20816. Utilizados en más de 50 países.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko es ingeniero de análisis de vibraciones y fundador y director ejecutivo de Vibromera. Desde hace más de 15 años equilibra equipos rotativos en campo y no en un banco de pruebas: desbrozadoras, ventiladores industriales, trituradoras, centrifugadoras, ejes y husillos. De ese trabajo nacieron los instrumentos Balanset — se concibieron como una herramienta que el especialista puede llevar hasta la máquina y utilizar solo, in situ, 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 montaje y el soporte de la línea Balanset. El instrumento insignia es el Balanset-1A, un analizador portátil para el equilibrado en uno y dos planos y para el diagnóstico de vibraciones. Nikolai participa personalmente en la atención al cliente, en la resolución de casos de equilibrado difíciles y en el desarrollo del software. Trabaja con clientes de todo el mundo, en cualquier idioma.
