Impulsionando a energia eólica com o monitoramento de condição da SKF.

A empresa de energia verde RWE está implementando monitoramento de condição em sua rede de turbinas eólicas enquanto busca internalizar completamente as operações e a manutenção.

A energia eólica está em ascensão e é uma parte cada vez mais importante da matriz energética. De fato, o Reino Unido gerou mais eletricidade a partir de parques eólicos do que de usinas a gás no primeiro trimestre de 2023, marcando a primeira vez em que isso aconteceu.

O crescimento da energia eólica depende totalmente das turbinas e de sua capacidade de gerar eletricidade de forma contínua e eficiente, o que envolve uma série de fatores, incluindo design, engenharia e operações e manutenção (O&M).

Um sistema de monitoramento de condição (CMS) é uma tecnologia bem estabelecida para manter o desempenho das turbinas eólicas, mas isso nem sempre foi reconhecido. “O uso de CMS no setor de turbinas eólicas agora alcançou um nível significativo de maturidade,” diz Rusmir Bajric, especialista líder em CMS na RWE Offshore Wind. “No entanto, lembro-me de uma época em que se questionava se tais sistemas eram realmente necessários.”

Isso, segundo ele, é coisa do passado. Coletar dados é vital para o funcionamento eficiente de um parque eólico no mar, devido aos benefícios que isso pode trazer.

“Os ativos são grandes, e qualquer tempo de inatividade é custoso,” afirma ele.

A RWE implementou mais de 1.000 unidades IMx da SKF globalmente em sua frota de turbinas eólicas. Elas coletam dados sobre a “saúde” de componentes móveis, como vibração de rolamentos, temperatura e outras métricas. A coleta de dados é crucial, mas só é benéfica se puder ser analisada corretamente.

“À medida que nosso portfólio de turbinas eólicas cresceu, também aumentou a quantidade de dados que precisamos processar,” diz ele. Para aumentar a produtividade – um fator-chave para a RWE – a equipe de O&M da empresa solicitou dados de maior qualidade, o que significa mais precisão e capacidade de prever problemas com maior exatidão. “A equipe de O&M busca um mínimo de alarmes falsos, visando zero erros de detecção, se possível,” Bajric explica. “No entanto, pode ser um desafio lidar com tantos dados e com os altos requisitos da indústria.”

É para isso que as unidades IMx existem. Elas monitoram componentes na transmissão, buscando proativamente falhas que possam ser corrigidas antes que se transformem em problemas. É bem conhecido que a manutenção representa uma grande parte do custo de operação de uma turbina eólica. Minimizar isso – evitando falhas catastróficas, por exemplo – é um fator crítico para a operação eficiente e lucrativa.

Manutenção interna

A manutenção é um processo crítico na energia eólica. Grandes peças mecânicas rotativas inevitavelmente falham ao longo do tempo, em parte devido às condições adversas. O CMS ajuda a identificar esses sinais o mais cedo possível e é um fator essencial na busca da RWE de internalizar seu O&M. “Cada vez mais, queremos manter e operar nossos ativos eólicos por conta própria,” afirma Bajric. Isso significa que a RWE é responsável pelo fluxo de dados dos sensores e pela forma como ele é interpretado.

“A rede, a infraestrutura de dados e o pós-processamento de dados são totalmente controlados por nós, com suporte de base da SKF,” diz ele. Esse é um serviço que a SKF frequentemente oferece a seus clientes. Neste caso, a RWE quer se afastar dessa dependência. No entanto, isso não significa que a SKF não esteja envolvida no processo.

“Queremos estar atualizados com a última versão do software e firmware, para termos melhor coleta e interpretação de dados,” afirma Bajric. “Também queremos manter a conexão com a SKF, para trocar as melhores práticas e integrar o pré e pós-processamento de dados de aquisição. Esse é o benefício da colaboração.” Há vários elementos nisso. A SKF organiza treinamentos para engenheiros da RWE, por exemplo, para ajudá-los a melhorar suas capacidades de manutenção preditiva.

Também há suporte técnico. Bernd Heintz, engenheiro de monitoramento de condição da SKF, afirma: “Sabemos como nosso software funciona. Usamos workshops para nos conhecermos e desenvolver os padrões que têm sido aplicados.”

Atualizações contínuas de software podem ajudar a superar pontos críticos. “A última versão nos permite acompanhar certos casos de dano e detectar problemas,” diz Heintz.

A experiência da SKF como fabricante de componentes de engenharia significa que o acordo com a RWE também inclui o fornecimento de uma variedade de peças de reposição, além de racionalização e otimização de estoque e serviços avançados de engenharia mecânica.

Para Bajric, a parceria com a SKF é focada em melhorias contínuas. “Ambos aceitamos o desafio de aprimorar o CMS para turbinas eólicas,” diz ele. “Precisamos entender e lidar melhor com os dados que estamos coletando. Melhor interpretação dos dados pode nos ajudar a ser mais proativos e produtivos.”

Aviso antecipado

A notificação precoce de problemas é um benefício crítico do uso de monitoramento de condição. Na indústria eólica, trata-se de muito mais do que detectar alertas de saúde em um rolamento.

Bajric explica: “Não é benéfico para operadores de parques eólicos offshore serem informados de que um problema precisa ser corrigido imediatamente. Questões precisam ser sinalizadas com antecedência, para que a manutenção possa ser programada.”

A RWE identificou a necessidade desse tipo de notificação e trabalhou com a SKF para fechar as lacunas existentes e tornar o processo mais eficiente.

As duas empresas estão atualmente discutindo a versão mais recente do software e como ele pode ajudar a fechar essas lacunas. Isso é feito para evitar falhas, que podem levar a problemas sérios, como uma caixa de engrenagens dividida. Neste caso, é possível que o óleo da caixa de engrenagens escorra da nacela pela torre abaixo.

“O desafio é receber uma notificação antecipada que evite isso,” ele afirma. “Esse é um de nossos objetivos.”

Dados são essenciais

Para uma empresa de engenharia como a RWE, a informação é essencial para melhorar as operações. “Nos projetos mais recentes, teremos um CMS de altíssima qualidade que é projetado proativamente,” diz Bajric. “A colaboração com engenheiros de CMS internos permitirá que a RWE seja mais proativa na integração desses dados.”

O CMS pode rapidamente fornecer insights sobre a condição de um ativo, diz Bajric, e os dados podem ser usados para implementar um programa de manutenção proativa. “Sem dados, não podemos realmente projetar nenhuma filosofia ou técnica de manutenção,” ele afirma.

A RWE já passou do ponto de avaliar os prós e contras do CMS, afirma Bajric. “Nossa indústria já está madura o suficiente para não cometer o erro de operar ativos sem CMS,” ele diz. “Isso é especialmente relevante na manutenção offshore, onde conhecer a condição dos componentes é essencial para operar os parques eólicos – manter-se competitivo e operar e manter ativos com custo mínimo.”

Plataforma aberta

Um dos principais motivos pelos quais a RWE escolheu a SKF como parceira foi que sua plataforma CMS – as unidades IMx e o software subjacente – é muito aberta aos usuários finais, afirma Rusmir Bajric, especialista líder em CMS na RWE Offshore Wind.

“O suporte da SKF ao CMS foi aberto à colaboração,” ele diz. “Isso significou que pudemos adaptá-lo ao que precisávamos. As capacidades de hardware e software do IMx nos ajudaram a detectar ou prevenir problemas de forma muito mais proativa e com maior precisão.”

A RWE utiliza principalmente IMxs especialmente projetados para a indústria eólica. Estes são designados IMx-W. Algumas das turbinas da RWE foram recentemente adaptadas com unidades IMx-W e IMx-8/8. A versão IMx-W usa o mesmo processador que as unidades padrão e é amplamente comparável a elas. No entanto, a indústria eólica possui diversas certificações especiais, que são atendidas pelo IMx-W/8/16.

Bernd Heintz, engenheiro de monitoramento de condição da SKF, explica: “Eles são perfeitamente projetados para dados de vibração e para conexão com unidades de tacometria. Eles também têm gabinetes especiais que são robustos o suficiente para suportar as condições da indústria eólica.”

Um exemplo típico é o Multilog IMx-W, que possui 16 entradas de sinal analógico. As entradas de sinal dinâmico são configuráveis para uma variedade de sensores. Com o software SKF @ptitude Observer, o Multilog IMx-W pode fornecer um sistema completo para várias tarefas, incluindo detecção precoce de falhas, prevenção, orientação automática para corrigir condições existentes (ou iminentes) e manutenção avançada baseada na condição para aumentar a confiabilidade, disponibilidade e desempenho.