Manutenção de aerogeradores eólicos

Os aerogeradores eólicos podem durar 20, 30, 40… 100 anos. Depende da turbina, do seu material, da sua antiguidade, da sua tecnologia e, claro, depende dos trabalhos de manutenção preventiva que estiver disposto a realizar. 

Neste artigo oferecemos um guia rápido sobre a manutenção de turbinas eólicas: em que consiste, quais são os componentes críticos que requerem maior inspeção e quais são as tecnologias e máquinas que deve utilizar. 

O que compreende a manutenção de aerogeradores eólicos? 

A manutenção de aerogeradores abrange um conjunto de atividades destinadas a conservar o estado funcional ideal das turbinas, garantir a sua eficiência, segurança e operacionalidade e assegurar a longevidade das instalações de energia eólica. Isto implica desde o planeamento e execução de inspeções, testes e diagnósticos até tarefas de lubrificação, substituição de componentes críticos, calibração de sistemas de controlo e realização de reparações de elementos elétricos, mecânicos ou estruturais. 

Se classificarmos as atividades que compreendem a manutenção de aerogeradores, podemos distinguir três grandes áreas: 

• Manutenção preditiva eólica. Baseada na monitorização contínua em tempo real, inspeções rápidas através de dispositivos IoT, análise de dados baseada em IA e modelação preditiva, para antecipar falhas antes que elas ocorram. 

• Manutenção preventiva de aerogeradores. É planeada e periódica. Inclui inspeções visuais de rotina, limpeza regular, ajustes, lubrificações e substituição programada de componentes críticos antes que falhem. 

• Manutenção corretiva. Envolve o diagnóstico do problema e a intervenção imediata para reparar ou substituir os componentes estruturais, mecânicos ou elétricos após a deteção de mau funcionamento ou falhas inesperadas dos aerogeradores. 

Componentes que requerem manutenção 

Antes de enumerar as peças ou elementos críticos que necessitam de serviços de manutenção eólica, lembremos que um aerogerador é composto principalmente por uma torre de aço (suporte estrutural) que sustenta na sua extremidade superior as enormes pás ligadas ao rotor (eixo giratório) e a nacele que contém o gerador elétrico e os sistemas de controlo. 

Cada um destes componentes tem modos de falha e requisitos específicos que condicionam a estratégia de manutenção preventiva dos aerogeradores. 

Que componentes das turbinas eólicas necessitam de manutenção?
Componentes	Tarefas de manutenção fundamentais
Rotor e pás	Inspeção para detetar fissuras, lascas e desgaste.  Verificação das bordas dianteiras e traseiras.  Inspeção dos pontos de fixação.  Limpeza.  Reparação.
Eixo principal e rolamentos	Lubrificação periódica.   Inspeção do alinhamento e folga.  Detecção de vibrações.  Substituição de vedantes, se houver fuga.
Multiplicadora / transmissão direta	Análise de vibrações e temperatura.   Revisão de engrenagens e rolamentos.  Detecção precoce de desgaste  Controlo de qualidade do óleo
Gerador	Lubrificação de peças móveis.  Alinhamento de rolamentos.
Conversor / transformador	Verificação das ligações elétricas e do sistema de isolamento.  Verificação dos alarmes e ventiladores.  Verificação do sistema de refrigeração.
Sistema de pitch, que regula a orientação das pás	Ajuste dos ângulos do rotor, para maximizar a eficiência.  Inspeção dos sensores.  Verificação das ligações elétricas.
Sistema de guinada (ou mecanismo de acionamento de guinada), que permite a rotação da nacelle e a sua orientação em relação ao vento.	Lubrificação das engrenagens.  Verificação dos motores de guinada.  Revisão dos sensores de direção do vento.
Sistema hidráulico	Detecção de fugas e problemas de pressão nos sistemas de travagem e controlo de passagem.
Estrutura da torre e fixações	Inspeção visual e ultrassónica para deteção de fissuras e corrosão.  Avaliação do estado da fundação e das fixações.  Limpeza exterior.  Revisão e ajuste de parafusos soltos.
Sistemas elétricos de baixa tensão e proteções	Revisão da cablagem, ligações à terra e painéis de controlo.  Inspeção da proteção contra raios.
Sistema de controlo e monitorização (PLC/SCADA)	Atualização de softwares.  Revisão de alarmes.  Verificação da sincronização de dados.  Verificação do sistema de comunicação com o parque eólico.
Sistemas de refrigeração	Limpeza de filtros e radiadores.  Inspeção de ventiladores e permutadores de calor.  Verificação do fluxo de ar ou do líquido refrigerante.
Sistemas de segurança	Inspeção de sistemas de extinção de incêndios.  Verificação de paragens de emergência.   Teste de travões de emergência.

Tipos de serviços de manutenção eólica que pode precisar 

Os procedimentos de manutenção dos aerogeradores dependem de vários fatores. Por exemplo, os parques eólicos podem estar localizados em locais remotos, com diferentes tipos de fundações: existem turbinas terrestres instaladas em solo firme e turbinas marítimas cujas fundações estão submersas no mar. Existem também os aerogeradores pequenos, que podem alimentar uma habitação ou uma embarcação, bem como os aerogeradores multimegawatts e os parques eólicos. 

Consequentemente, os requisitos e a periodicidade dos serviços de manutenção eólica podem variar. No entanto, em geral, são normalmente necessários os seguintes: 

Inspeções de aerogeradores 

As inspeções de rotina constituem o pilar fundamental da manutenção das turbinas. Elas abrangem a avaliação regular dos componentes das turbinas eólicas sob diferentes dimensões, desde verificações visuais na sala de controlo e inspeções no local na base da torre até trabalhos em altura, como inspeções detalhadas das pás e do rotor. 

Quando verificar? Alguns fabricantes recomendam a cada 4 a 6 meses, outros pelo menos uma vez por mês. Que danos se devem verificar? Depende do ambiente da turbina eólica e do componente. Por exemplo, 

• As inspeções em turbinas marítimas envolvem a deteção de desgaste causado pela água salgada e ventos fortes, enquanto os componentes subaquáticos devem ser inspecionados por mergulhadores especializados ou veículos operados remotamente, para detetar desgaste ou danos estruturais. 

• As pás são componentes críticos dos aerogeradores. Embora sejam concebidas para uma elevada durabilidade, estão constantemente expostas às condições climáticas mais adversas (radiação UV, chuvas, ventos fortes, gelo…). O que provoca fissuras, desgaste e falhas estruturais nas pás.     

Hoje em dia, é comum realizar inspeções em parques eólicos utilizando drones equipados com câmaras de alta definição e termográficas, para captar imagens ou vídeos detalhados das pás, da nacele e dos pontos quentes durante o voo. Este método de inspeção permite revisar com maior frequência os componentes dos aerogeradores. 

Lubrificação de peças essenciais 

Entre as tarefas de manutenção das turbinas eólicas também se encontra a aplicação de graxa e óleo nas caixas de engrenagens, nos eixos do rotor e nos sistemas de orientação. Esse tipo de lubrificação reduz o desgaste dos componentes, prolonga a vida útil do aerogerador e reduz a taxa de avarias ou falhas. 

Substituição de filtros eólicos 

Não importa se estão em terra ou no mar. As turbinas eólicas estão sempre expostas a altos níveis de partículas no ar. Portanto, a filtragem desse ar é essencial para proteger os componentes eletrónicos e outras peças críticas contra sujeira, poeira, pólen, humidade e sal (no caso de turbinas marítimas). A substituição desses filtros prolonga a vida útil dos aerogeradores. 

Além disso, ao longo do tempo, a manutenção preventiva dos aerogeradores inclui a substituição oportuna de outros componentes, como rolamentos e engrenagens. 

Reparação de turbinas eólicas 

Os procedimentos de manutenção corretiva de aerogeradores incluem a reparação e reconstrução de pás e carcaças rachadas, a retificação de orifícios de parafusos e discos de guinada, a retificação de discos de travão e da base da coluna central, etc. 

Por vezes, a reparação de turbinas eólicas implica o planeamento da logística e do transporte de equipamento pesado e volumoso. Outras vezes, são tarefas que podem ser realizadas no local.

Processo ideal para a manutenção preventiva de aerogeradores 

A manutenção preventiva dos aerogeradores deve combinar a programação de um serviço técnico, a aplicação de técnicas e análises preditivas modernas e o uso de ferramentas e maquinaria que facilitem as tarefas. Além disso, deve ser considerado: 

Planeamento de inspeções de manutenção 

O planeamento da manutenção implica estabelecer, com base em fatores técnicos e económicos, qual é o melhor momento para substituir cada componente das turbinas. Isto deve ser sempre orientado pela monitorização contínua de parâmetros fundamentais, através de sensores avançados, bem como pela análise de dados através de algoritmos de Aprendizagem Automática. 

Num parque sujeito a monitorização contínua, é possível projetar um algoritmo para a programação da manutenção das turbinas eólicas, que considere os parâmetros em tempo real, a antiguidade dos componentes e os custos de intervenção. 

De um modo geral, é necessário: 

• Considerar os desafios de cada parque eólico. Por exemplo, as turbinas marítimas estão localizadas num ambiente hostil, longe da costa. Portanto, o acesso a elas implica uma logística específica, com medidas de segurança especiais tanto para o pessoal como para os equipamentos. 

• Garantir a utilização segura de equipamentos e gruas, bem como a manutenção eficaz das máquinas utilizadas. Por exemplo: 

• • Antes de iniciar qualquer intervenção e trabalho em altura, é indispensável que o operador verifique o bom funcionamento das gruas. 

• • Os operadores devem possuir certificação para conduzir e operar máquinas de elevação. 

• Contar com equipas técnicas formadas em trabalhos verticais e em altura, seja para limpeza, inspeção ou reparação das turbinas eólicas. 

• Escolher e alugar as gruas adequadas. Na manutenção de parques eólicos, costumam ser utilizadas gruas telescópicas, todo-o-terreno ou sobre lagartas. 

Utilização de ferramentas especializadas 

As ferramentas de inspeção e diagnóstico avançaram nos serviços de manutenção eólica. Os métodos tradicionais, como o acesso às torres por meio de cordas, envolvem grandes riscos, exigem mais mão de obra e não têm a precisão necessária para a detecção de danos em fases iniciais.   

Os parques eólicos modernos, com áreas extensas e centenas de torres, utilizam as seguintes ferramentas tecnológicas: 

• Drones com câmaras de alta resolução, para a captura rápida de imagens e dados em áreas de difícil acesso. Possuem funções avançadas, como conectividade, zoom de 32X e softwares impulsionados por IA. 

• Câmaras termográficas, que permitem inspeções mesmo a partir do solo. Oferecem uma visão imediata da turbina eólica em movimento, detectando o aumento de temperaturas em componentes mecânicos e elétricos, antes que a falha apareça. 

• Ferramentas para realizar testes não destrutivos, com grande precisão.   

• • Equipamentos ultrassónicos. São dispositivos que utilizam ondas sonoras de alta frequência para a deteção de problemas estruturais internos nas turbinas eólicas, tais como fissuras e cavidades. 

• • Sistemas de deteção de fibra ótica. 

• • Sensores acústicos avançados para a deteção precoce de falhas. 

• Robôs para inspeção das pás. São dispositivos robóticos com ventosas ou outro sistema de sucção para aderir às pás durante a inspeção de turbinas terrestres e marítimas. Estão equipados com câmaras de alta resolução e sistemas de iluminação. Evitam que os técnicos tenham de subir às torres. 

• Plataformas digitais de gestão operacional e manutenção. 

• Sensores instalados no interior das pás. 

Por outro lado, para garantir a continuidade operacional, também é fundamental a incorporação de grupos geradores na indústria eólica. Caso as turbinas não consigam gerar a energia necessária e não haja acesso à rede elétrica, como será possível orientar o sistema na direção do vento? O fornecimento adicional de energia é essencial. 

Segurança durante os trabalhos de manutenção 

A manutenção de aerogeradores apresenta um alto risco de quedas e acidentes mortais, devido à alta voltagem das instalações, à proximidade das peças móveis, à altura da torre, etc. Por isso, os trabalhos de manutenção eólica só devem ser realizados por pessoal treinado, autorizado e protegido com equipamentos de segurança homologados. Além disso, deve-se garantir a segurança das máquinas. 

Além disso, devem ser cumpridos protocolos de segurança, tais como: 

• Não subir à torre enquanto o rotor estiver em funcionamento. 

• Desligar qualquer fonte de energia elétrica antes de realizar qualquer manutenção. 

• Garantir a segurança da maquinaria, tanto para evitar lesões aos operadores como para prolongar a vida útil do equipamento. 

• Utilizar arneses e sistemas anti-queda durante as inspeções. 

• No pueden realizarse ajustes ni cambios en el diseño de la turbina, si no se está capacitado y autorizado para ello. 

• Não podem ser feitos ajustes ou alterações no design da turbina, a menos que se tenha formação e autorização para tal. 

• Siga as instruções do fabricante da turbina. 

O uso de drones evita os riscos envolvidos nas inspeções tradicionais. No entanto, ainda existem algumas tarefas de manutenção, verificação ou reparação das turbinas eólicas para as quais continua a ser necessário o acesso à torre por técnicos qualificados. Nestes casos, o aluguer de plataformas sobre camiões ou plataformas telescópicas ou articuladas é um dos serviços auxiliares. 

Vantagens reais de manter os seus aerogeradores em bom estado 

Contar com um programa de manutenção preventiva dos aerogeradores oferece vantagens técnicas e financeiras: 

Aumento da produção de energia 

Um aerogerador bem mantido opera mais próximo da sua curva de potência ideal e apresenta menos desconexões por alarmes ou falhas. Ou seja, os serviços de manutenção eólica garantem o funcionamento contínuo das turbinas, ao mesmo tempo que maximizam a produção energética anual. 

Redução de paragens não previstas 

La monitorización continua de vibraciones y temperaturas detectan degradaciones incipientes que, si logras corregir a tiempo, es posible evitar fallos severos. Esto disminuye las paradas no planificadas y los consecuentes costes (de movilización de equipos y horas/hombre) y las pérdidas de ingresos por falta de generación de electricidad.

Aumento da vida útil dos componentes 

A monitorização contínua das vibrações e temperaturas deteta degradações incipientes que, se forem corrigidas a tempo, podem evitar falhas graves. Isto diminui as paragens não planeadas e os custos consequentes (de mobilização de equipamento e horas/homem) e as perdas de lucro por falta de geração de eletricidade. 

Redução dos custos de reparação mais elevados 

É verdade que os serviços de manutenção de turbinas eólicas implicam um investimento inicial. Mas, a longo prazo, os benefícios superam qualquer custo. Porquê? 

Os trabalhos de manutenção preditiva e preventiva abordam de forma proativa os possíveis danos e falhas dos aerogeradores, além de otimizar o seu desempenho. Isso implica uma minimização dos custos operacionais, bem como a redução da frequência com que são necessárias reparações imprevistas nas turbinas eólicas. 

Maior segurança operacional 

Os trabalhos de manutenção dos aerogeradores, realizados por técnicos qualificados, são fundamentais para garantir o cumprimento das rigorosas normas técnicas e de segurança que regem as operações dos parques eólicos. Isso garante o bem-estar tanto do pessoal operacional quanto das comunidades vizinhas. 

Erros comuns na manutenção de aerogeradores eólicos 

Na manutenção de turbinas eólicas, é frequente aplicar procedimentos incorretos, instalar componentes desalinhados e ignorar os primeiros sinais de desgaste, como vibrações ou ruídos incomuns. Além disso, pode acontecer: 

Falta de planeamento na manutenção 

Se agir sempre de forma reativa, os custos e os riscos de paragens prolongadas também aumentam. 

Ignorar os dados dos sensores 

O sistema de controlo e aquisição de dados SCADA pode categorizar e apresentar até 14 tipos diferentes de anomalias no funcionamento dos aerogeradores eólicos. Ignorar estes sinais, por falta de pessoal qualificado ou por procedimentos inadequados, é uma das principais causas de falhas. 

Condições ambientais adversas 

Se não adaptar o plano de manutenção das turbinas eólicas e a estratégia de peças sobressalentes à realidade climática do ambiente, seja salitre, areia, poeira em zonas continentais, gelo em climas frios, ventos fortes, etc., ocorre um aumento de avarias ou problemas no funcionamento. Por exemplo, corrosão, abrasão das pás, contaminação de óleos ou problemas elétricos. 

Na manutenção de aerogeradores, contar com maquinaria de elevação fiável é tão importante quanto a formação do pessoal técnico e a programação das tarefas. 

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