ES3001013T3

ES3001013T3 - Mejoras relacionadas con el mantenimiento de turbinas eólicas

Info

Publication number: ES3001013T3
Application number: ES19728574T
Authority: ES
Inventors: Jonas Lerche Schomacker; Torben Ladegaard Baun; Niels Vinther Voigt
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2018-06-25
Filing date: 2019-05-29
Publication date: 2025-03-04
Anticipated expiration: 2039-05-29
Also published as: EP3810929B1; EP3810929A1; CN112313412A; JP7493463B2; US12203451B2; EP3810929C0; US20210254604A1; JP2021528593A; WO2020001714A1

Abstract

Un método para llevar a cabo una operación de mantenimiento en una turbina eólica, que comprende: estacionar un vehículo de mantenimiento próximo a la turbina eólica, iniciar una operación de mantenimiento en la turbina eólica, desplegar un UAV desde el vehículo de mantenimiento, en donde el UAV tiene una carga útil que incluye un paquete de rescate, posicionar el UAV de tal manera que el paquete de rescate se coloque en la turbina eólica. También se proporciona un sistema. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Mejoras relacionadas con el mantenimiento de turbinas eólicas

Campo técnico

Esta invención se refiere a métodos y sistemas para mejorar los procedimientos de mantenimiento de turbinas eólicas, en particular con vistas a mejorar la seguridad del personal que participa en esos procedimientos de mantenimiento.

Antecedentes

Un factor importante que subyace a la viabilidad comercial de las instalaciones de turbinas eólicas es la necesidad de reducir el coste general de la energía. Por tanto, los fabricantes de turbinas eólicas se esfuerzan continuamente por reducir el coste de los equipos de turbinas eólicas, mejorar la fiabilidad de esos equipos para reducir el tiempo de inactividad de las turbinas y reducir el coste de la instalación.

Además del coste de instalación de una central eléctrica eólica, también existe el coste continuo de mantenimiento. Con el aumento del traslado a instalaciones en alta mar, los costes de mantenimiento aumentan a medida que el acceso a las centrales eléctricas se vuelve más problemático. Si bien es importante reducir el coste de mantenimiento, es crucial garantizar la seguridad del personal que participa en las operaciones de mantenimiento. Por tanto, el personal de mantenimiento debe estar debidamente cualificado para el trabajo que realiza y debe seguir procedimientos de mantenimiento cuidadosamente formulados para reducir al mínimo el riesgo de accidentes. Como medida de precaución, en la actualidad la norma es que las turbinas eólicas estén equipadas con un paquete de rescate, que proporciona equipos tales como ropa resistente al fuego, equipos de respiración, equipos de extinción de incendios, trajes de supervivencia en alta mar, equipos de escalada, etc. Tales paquetes de rescate proporcionan al personal de mantenimiento una variedad de equipos para hacer frente al improbable caso de que se produzca un accidente. Sin embargo, tales equipos son caros y proporcionar un paquete de rescate a cada turbina eólica de un parque eólico supone un coste significativo. A esto se suma el hecho de que los paquetes de rescate pueden tener que volver a certificarse una o más veces al año. Tales tareas de certificación pueden requerir una visita aparte a la turbina eólica, lo que, en un entorno en alta mar en particular, constituye una tarea importante.

En este contexto se ha concebido la invención. El documento US2012/136630 A1 es un ejemplo de la técnica anterior de una operación de mantenimiento de turbina eólica usando un vehículo aéreo no tripulado.

Sumario de la invención

Según un aspecto de la invención, se proporciona un método para llevar a cabo una operación de mantenimiento en una turbina eólica según la reivindicación 1.

Como resultado de la invención, el paquete de rescate se proporciona a la turbina eólica “a demanda”, únicamente cuando está realizándose una operación de mantenimiento. Esto evita la necesidad de proporcionar un paquete de rescate como equipo convencional en cada turbina eólica, consiguiendo así una reducción de costes significativa. Además, debido a los requisitos de certificación típicos asociados con los paquetes de rescate, proporcionar un paquete de rescate a demanda de esta manera evita la necesidad de crear una visita aparte al sitio para volver a certificar un paquete de rescate, ya que cualquier nueva certificación puede realizarse en el vehículo de mantenimiento cuando sea necesario. Un beneficio adicional es que el paquete de rescate podría ampliarse según sea necesario para incluir más equipos, o los equipos dentro del paquete de rescate podrían adaptarse al entorno particular en el que está ubicada la turbina eólica en la que va a realizarse mantenimiento.

Para proporcionar al personal de mantenimiento un acceso fácil al paquete de rescate, preferiblemente el UAV se posiciona o se controla para que aterrice en la turbina eólica de manera que coloque el paquete de rescate en un punto de acceso predeterminado en la turbina eólica. Ese punto de acceso puede estar en la góndola, ya que habitualmente es el punto más accesible en la turbina eólica y donde se llevan a cabo la mayoría de las tareas de mantenimiento. El punto de acceso predeterminado está próximo a una escotilla de la góndola para garantizar que el personal de mantenimiento pueda acceder al paquete de rescate de forma especialmente fácil y rápida durante una emergencia.

En una realización, se controla el UAV para que vuelva al vehículo de mantenimiento inmediatamente después de que se el paquete de rescate se haya colocado en la turbina eólica. Por tanto, en este caso, el UAV puede controlarse para recuperar el paquete de rescate de la turbina eólica una vez que se completa la operación de mantenimiento. De manera beneficiosa, en esta situación, el UAV puede dejar el paquete de rescate en la turbina eólica y luego volver al vehículo base, donde puede estar disponible para llevar a cabo misiones adicionales. Por ejemplo, el UAV puede controlarse para llevar paquetes de rescate a otras turbinas eólicas que requieran mantenimiento.

En una realización alternativa el UAV puede permanecer con el paquete de rescate durante la operación de mantenimiento y devolver el paquete de rescate al vehículo de mantenimiento una vez que se ha completado la operación de mantenimiento.

En otro aspecto, la invención se refiere a un sistema para llevar a cabo una operación de mantenimiento en una turbina eólica según la reivindicación 10.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de vehículo aéreo no tripulado a modo de ejemplo para su uso en las realizaciones de la invención;

La figura 2 es un diagrama esquemático de una estación de control para su uso con el sistema de vehículo aéreo no tripulado de la figura 1;

La figura 3 es una vista de una escena en la que se representa una realización de la invención:

La figura 4 es una vista como la de la figura 3, que muestra varias etapas de la invención;

La figura 5 es un diagrama de flujo que representa una realización de la invención.

Descripción detallada

Las realizaciones de la invención proporcionan sistemas de aeronaves no tripuladas (UAS) y vehículos aéreos no tripulados (UAV) o drones, con el fin de proporcionar un enfoque mejorado para llevar a cabo operaciones de mantenimiento en turbinas eólicas.

Por motivos de brevedad, en esta descripción se hará referencia a un “dron” como cualquier tipo de vehículo aéreo no tripulado, ya sea una aeronave de alas rotatorias de escala relativamente pequeña tal como un multirrotor, por ejemplo un tricóptero, cuadricóptero, pentacóptero, hexacóptero, octocóptero, o un helicóptero no tripulado de mayor escala.

Las realizaciones de la invención proporcionan un enfoque novedoso para mejorar las operaciones de mantenimiento para las turbinas eólicas. La invención permite proporcionar un paquete de rescate “a demanda” desde un vehículo de mantenimiento que se encuentra cerca de la turbina eólica durante una operación de mantenimiento, de manera que el paquete de rescate puede entregarse en la turbina eólica sólo cuando la operación de mantenimiento está en curso. Un vehículo de este tipo puede ser un buque de operaciones de servicio en el contexto de un parque eólico en alta mar. Un beneficio de la invención es que el vehículo de mantenimiento puede proporcionar un paquete de rescate a la turbina eólica que está en mantenimiento, lo que evita la necesidad de que cada turbina eólica esté equipada con un paquete de rescate dedicado, lo que reduce enormemente los costes. Un beneficio adicional es que dado que el paquete de rescate se ubica en el vehículo de mantenimiento cuando no está en uso, el paquete de rescate puede inspeccionarse y volver a certificarse en cualquier momento. Esto contrasta con la situación actual, en la que deben realizarse visitas específicas al emplazamiento para volver a certificar un paquete de rescatein situen una turbina eólica. Por tanto, la invención permite una reducción significativa de los costes operativos para el operador de la turbina eólica.

Para poner la invención en contexto, la figura 1 ilustra un diagrama de sistema de una arquitectura típica de un UAV/dron 20 que puede usarse en la implementación de las realizaciones de la invención. En resumen, el dron 20 incluye: un sistema de control 22, una o más unidades de propulsión 24, un sistema de alimentación 26, un sistema de comunicación 27, un conjunto de sensores 28, un sistema de planificación de misiones 29 y un sistema de navegación 30. El sistema de dron 20 puede hacerse funcionar conjuntamente con un sistema informático terrestre o remoto 31, denominado a continuación en el presente documento la “estación de control”, que se describirá en más detalle más adelante con referencia a la figura 2.

El sistema de control 22 es la unidad informática principal que controla el vuelo del dron 20 controlando las unidades de propulsión 24 basándose en las entradas del conjunto de sensores 28 y el sistema de navegación 30. El sistema de control 22 puede implementar vuelo por control remoto basándose en entradas de control recibidas desde la estación de control, vuelo autónomo, basándose en sus algoritmos internos de planificación de misiones, o vuelo semiautónomo, en el que se usa una combinación de planificación de misiones a bordo y dirección terrestre. La responsabilidad principal del sistema de control 22 es actuar como un controlador de capa inferior que es responsable del control posicional del dron (altitud y posición lateral), control de actitud (cabeceo, balanceo y guiñada) y control de velocidad (velocidad horizontal y vertical) basándose en acciones de control remoto o basándose en direcciones de vuelo autogeneradas. El sistema de control 22 comprende un entorno de procesamiento adecuado que tiene un procesador 32 y una memoria 34 con funcionalidad de comunicaciones a bordo asociada, tal como un bus de datos, de modo que puede comunicarse con otros sistemas de a bordo.

Para controlar directamente el perfil de vuelo, el sistema de control 22 se comunica con la una o más unidades de propulsión 24. En este caso se muestran cuatro unidades de propulsión 24, como sería coherente con el hecho de que el sistema de dron 20 sea un multirrotor. Sin embargo, también son adecuadas más o menos unidades de propulsión. Por ejemplo, un helicóptero autónomo puede tener una sola unidad de propulsión, pero los drones de carga pesada pueden tener seis u ocho unidades de propulsión. Las unidades de propulsión pueden ser cualquier unidad adecuada para proporcionar un vuelo controlable para el dron, y pueden ser motores eléctricos que impulsen palas de rotor adecuadas, como son típicos en los multirrotores de tamaños y capacidades de elevación variables. Sin embargo, las unidades de propulsión 24 también pueden ser turbinas de gas o motores de combustión interna, por ejemplo.

El sistema de alimentación de a bordo 26 se selecciona para que sea adecuado para las unidades de propulsión 24. Por ejemplo, para motores eléctricos, el sistema de alimentación de a bordo 26 puede ser un bloque de baterías, una celda de combustible o incluso un enchufe de alimentación externo para recibir energía eléctrica de una fuente externa. Por el contrario, el sistema de alimentación 26 podría ser un tanque de combustible de a bordo en el caso de que las unidades de propulsión sean turbinas de gas o ICE.

El sistema de comunicación 27 proporciona los medios para enviar y recibir datos hacia y desde sistemas que son externos al dron 20. Por ejemplo, el dron 20 puede enviar datos de telemetría a la estación de control 31, y puede enviar datos de posición, actitud y velocidad a otros drones que operan en el área, ya sea como parte de un enjambre de drones u operados independientemente. El sistema de comunicación 27 también puede recibir datos de sistemas externos y, en este contexto, puede recibir comandos de control remoto desde la estación de control 31 si el dron 20 se hace funcionar en modo de vuelo por control remoto. Alternativamente, puede cargar datos de misión desde la estación de control 31. El sistema de comunicación 27 también puede permitir la comunicación entrante y saliente con otros drones de modo que las trayectorias de vuelo y los objetivos de misión puedan coordinarse con ellos para lograr un objetivo colectivo. El sistema de comunicación puede dirigir señales por cualquier medio conocido en la técnica incluyendo, pero sin limitarse a, redes celulares u otras redes basadas en teléfonos, a través de enlaces de radiofrecuencia de control remoto, enlaces de frecuencia de UHF o de banda L, enlaces de frecuencia de microondas u otros enlaces de datos, redes o rutas de comunicación apropiados.

El conjunto de sensores 28 está conectado operativamente al sistema de control 22 y proporciona datos de sensores apropiados para ayudar con el funcionamiento del dron. Por ejemplo, el conjunto de sensores 28 puede comprender detectores de proximidad, un sistema de posicionamiento basado en satélite, incluyendo por ejemplo GPS diferencial, RTK-GNSS, PPP-GNSS o cualquier otro sistema de posicionamiento local configurado para el control de posicionamiento, cámaras ópticas fijas y de vídeo para llevar a cabo tareas de inspección y guiado, sistemas de navegación inercial, por nombrar algunos ejemplos. Normalmente, un conjunto de sensores 28 de este tipo podría adaptarse para portar más o menos sensores según sea necesario para una tarea particular. Obsérvese que en este contexto la unidad de GPS puede recibir señales directamente de los satélites para fijar la posición del dron, aunque otra opción sería implementar un sistema de GPS diferencial (conocido en la técnica) que recibe señales de una baliza de GPS diferencial terrestre para proporcionar una mayor precisión posicional en comparación con el GPS directo. Obsérvese que en este caso se muestra una unidad de GPS 36 como parte integral del sistema de navegación 30.

El sistema de planificación de misiones 29 proporciona un enlace a la estación de control 31 para almacenar misiones que se han generado en ella y a las que se ajusta el dron en uso. El sistema de planificación de misiones 29 puede incluir almacenamiento de memoria adecuado y algoritmos para almacenar, proporcionar y generar sobre la marcha objetivos de misión, puntos de referencia, envolventes operacionales, etc. adecuados.

El sistema de navegación 30 proporciona entradas de control al sistema de control de vuelo 22 con respecto al seguimiento de la trayectoria basándose en la entrada de datos de GPS desde el conjunto de sensores 28.

Además de los sistemas descritos anteriormente, el dron 20 también incluye un medio de montaje 38 para el montaje de una carga útil, tal como se describirá en mayor detalle a continuación.

Los medios de montaje 38 pueden estar configurados para sostener o soportar una carga útil, tal como un paquete de rescate. Tal carga útil puede mantenerse en una posición fija en relación con un cuerpo principal del dron 20 o, en realizaciones alternativas, la carga útil puede estar suspendida del dron mediante una línea flexible, una correa o una eslinga. Para proporcionar flexibilidad sobre el tipo de carga útil que se porta, los medios de montaje 38 pueden estar configurados para unir de manera liberable la carga útil al dron 20, de manera que la carga útil pueda retirarse o reemplazarse después de su uso.

Una vez descritos los componentes funcionales del dron 20, la descripción se centrará ahora en la estación de control 31 tal como se muestra en la figura 2. La estación de control 31 proporciona un centro de control para uno o más drones 20 tal como se describió anteriormente y está equipada de manera adecuada con una plataforma informática 40 que tiene un módulo de procesamiento 42 apropiado y almacenamiento de memoria 44. La plataforma informática 40 implementa un paquete de software de estación de control 46 adecuado para proporcionar instalaciones de estación de control apropiadas para controlar y coordinar el dron, junto con otros drones si es necesario. Por ejemplo, el paquete de software puede incluir transmisiones de telemetría, actualizaciones de información de estado, transmisiones visuales en primera persona (FPV), interfaces y algoritmos de planificación de misiones, etc. Se proporciona una interfaz de usuario 48 para permitir que un usuario/operario vea datos relacionados con el dron 20 e introduzca datos de control y parámetros en la estación de control 31. La interfaz de usuario 48 puede comprender una pantalla de visualización, una salida de audio, un medio de entrada de usuario tal como un teclado, joystick, ratón, botones en pantalla o una combinación de estos.

La estación de control 31 también tiene un sistema de comunicaciones 49 para enviar datos hacia y recibir datos del dron 20. La estación de control 31 podría ser un sistema terrestre que esté montado en un vehículo de mantenimiento, tal como un tipo de barco conocido como buque de operaciones de servicio.

Debe apreciarse que la descripción anterior de un sistema de dron 20 pretende ser simplemente un ejemplo de los componentes principales de un vehículo aéreo autónomo y que también pueden incluirse otros componentes en un sistema típico. En general, debe tenerse en cuenta que se conocen los drones para su uso en las realizaciones de la invención y pueden funcionar en modos de vuelo por control remoto, modos de vuelo semiautónomos y totalmente autónomos, y pueden llevar a cabo maniobras de manera coordinada en una relación posicional fija con otros drones.

Tal como se describió anteriormente, la invención se refiere al uso de un dron 20 para transportar un paquete de rescate a una ubicación en una turbina eólica que sea accesible por parte del personal de mantenimiento. De esta manera, el personal de mantenimiento puede acceder al paquete de rescate en caso de emergencia, por lo que no es necesario que un paquete de rescate sea un accesorio permanente dentro de una góndola de turbina eólica. Las figuras 3 y 4 demuestran un posible caso de funcionamiento según una realización de la invención.

Haciendo referencia en primer lugar a la figura 3, se muestra una turbina eólica 60 en una ubicación en alta mar. La turbina eólica 60 está soportada sobre la superficie de mar 62 por una base 64. Como es habitual, la turbina eólica 60 incluye una torre 66 que está soportada por la base 64, y una góndola 68 soportada en la parte superior de la torre 66. La góndola 68 soporta un rotor 70 que comprende varias palas 72. Tal como se ilustra, la turbina eólica es del tipo conocido como turbina eólica de eje horizontal, pero son aplicables otros tipos de turbinas eólicas.

En la escena ilustrada, la turbina eólica 60 está a punto de someterse a una operación de mantenimiento, por lo que un buque de apoyo 74, conocido como buque de operaciones de servicio o SOV, se encuentra separado de la turbina eólica 60 a una distancia segura apropiada. La distancia en sí no es crucial, pero probablemente esté determinada por los requisitos de seguridad en el territorio geográfico aplicable y puede ser del orden de aproximadamente 50 m. El SOV 74 puede permanecer en esta estación durante toda la operación de mantenimiento, normalmente mediante el uso de un sistema de posicionamiento dinámico o mediante líneas de amarre.

Tal como se muestra, el SOV 74 sirve como vehículo base de mantenimiento para la operación y como plataforma de lanzamiento para un UAV 20, que está guardado en el SOV 74. El lector debe tener en cuenta en este punto que las distintas partes en los dibujos no se muestran a escala, por lo que el UAV 20 se ilustra como si fuera más grande con respecto al SOV de lo que sería en la vida real.

El UAV 20 se muestra en este caso posicionado en la cubierta trasera del SOV 74. Obsérvese que esto es por motivos de conveniencia de la ilustración y se apreciará que el UAV 20 puede guardarse de manera apropiada en cualquier parte del SOV 74 desde donde pueda lanzarse al aire. Por ejemplo, el UAV 20 puede almacenarse en un receptáculo de almacenamiento adecuado (no mostrado) que normalmente proporciona protección frente al entorno marino pero que puede abrirse en el momento en que se requiere desplegar el UAV 20.

Acompañando al UAV 20 se encuentra una estación de control 31, tal como se ha descrito. Una vez más, la estación de control 31 se ilustra en la figura 3 ubicada en la cubierta trasera del SOV 74 por motivos de conveniencia. Sin embargo, el hardware electrónico de la estación de control 31 puede estar ubicado en cambio en una sala de control seca del SOV o, de hecho, en un receptáculo de almacenamiento del UAV 20.

El UAV 20 está asociado con una carga útil 80 que comprende un paquete de rescate de emergencia. Ese paquete puede ser un accesorio permanente o semipermanente del UAV 20, de modo que el paquete de rescate, en efecto, forma una parte unitaria del UAV 20. Alternativamente, el UAV 20 puede estar equipado con un gancho de control o un par de mandíbulas de agarre con las que puede acoplarse al paquete de rescate. Independientemente de qué medio de acoplamiento se elija, debe apreciarse que el UAV 20 está asociado con el paquete de rescate 80 de tal manera que puede elevarlo en el aire y transportar el paquete de rescate 80 hasta la turbina eólica 60.

El paquete de rescate 80 puede incluir una variedad de equipos que el personal de mantenimiento, los técnicos o la tripulación pueden requerir en caso de una emergencia. Por tanto, el paquete de rescate 80 puede incluir equipos adecuados para hacer frente a incendios, tales como aparatos de respiración/respiradores, dispositivos de extinción de incendios, equipos de primeros auxilios tales como botiquines de primeros auxilios y desfibriladores, y equipos de evacuación de emergencia tales como sistemas de escalada, trajes de supervivencia y balsas salvavidas. Obsérvese que tales equipos se mencionan sólo a modo de ejemplo y no pretenden ser limitativos.

Tal como se muestra en la figura 3, el SOV 74 ha enviado un buque de transferencia de tripulación 82 o CTV hacia la turbina eólica. El CTV 82 es un barco más pequeño, más adecuado para maniobrar más cerca de la turbina eólica con el objetivo de transferir tripulación y equipos a la turbina eólica en diversos estados del mar. En algunos casos, el SOV 74 podría cumplir la función del CTV 82.

En este punto se ha iniciado la operación de mantenimiento. Pasando a la figura 4, puede observarse en “A” que el UAV 20 se ha lanzado o ha desplegado y está viajando hacia la turbina eólica 60. El despliegue del UAV 20 puede iniciarse mediante una variedad de acciones. Una opción es que la estación de control 31 ordene al UAV 20 que se despliegue al inicio de una operación de mantenimiento de modo que el paquete de rescate 80 pueda estar en posición en la turbina eólica en un punto de acceso adecuado antes de que el personal de mantenimiento llegue a la turbina eólica 60. Esta orden de despliegue puede activarse manualmente por un miembro de la tripulación con la responsabilidad de gestionar tal tarea, o puede activarse por tiempo basándose en un perfil de misión programado previamente adecuado.

Otra opción es que el despliegue pueda activarse por la detección de un evento de emergencia. Por ejemplo, la turbina eólica o el personal de mantenimiento pueden estar equipados con un transpondedor adecuado para llamar al UAV 20 en caso de emergencia. En respuesta a tal llamada de emergencia, el<u>A<v>20 se lanzaría bajo el control de la estación de control 31 y viajaría directamente a la turbina eólica 60 para proporcionar al personal el paquete de rescate 80 lo antes posible.

El UAV 20 puede hacerse volar manualmente por un piloto debidamente capacitado usando los controles en la estación de control 31, por ejemplo a bordo del s Ov 74. Alternativamente, el UAV 20 puede controlarse automáticamente por la estación de control 31 implementando un perfil de misión adecuado almacenado en ella. El UAV 20 continúa volando hacia la turbina eólica hasta que se encuentra en una posición adecuada para colocar el paquete de rescate 80 en algún lugar accesible. Esto puede observarse en la posición “B” en la figura 4. Habitualmente, las góndolas de turbina eólica tienen escotillas que permiten que personal que se encuentra dentro de la turbina eólica acceda al exterior de la góndola. Por tanto, una opción es que el UAV aterrice el paquete de rescate cerca de la escotilla de acceso a la góndola (no se muestra).

Puede proporcionarse una zona de aterrizaje dedicada en la góndola 68 que proporcione un punto de acceso para que el personal pueda acceder al paquete de rescate. Esta zona de aterrizaje puede seleccionarse previamente para que sea accesible fácilmente desde la trampilla de acceso a la góndola. La zona de aterrizaje puede estar marcada con marcas visibles para ayudar al piloto del dron a localizar la zona de aterrizaje y colocar el UAV 20 en la zona con precisión. Alternativamente, el UAV 20 puede estar equipado con hardware adecuado y rutinas de control para reconocer la zona de aterrizaje y pilotarse a sí mismo hasta un aterrizaje seguro.

La zona de aterrizaje también puede estar dotada de medios de carga para recargar las baterías del UAV 20 una vez que haya aterrizado. Esto puede lograrse mediante el acoplamiento a un enchufe de carga físico, o mediante un miembro del equipo de mantenimiento encargado de enchufar el UAV 20 a la fuente de alimentación. Una alternativa adicional sería que la zona de aterrizaje estuviera equipada con medios de carga sin contacto/inalámbricos de modo que el UAV 20 pueda recargar su carga simplemente aterrizando en la posición correcta en la zona de aterrizaje. Además de proporcionar el paquete de rescate 80, se prevé que en algunas realizaciones el UAV 20 pueda estar configurado para realizar una segunda función. Por ejemplo, en caso de recibir una señal de emergencia, el UAV 20 puede emprender la acción apropiada mientras entrega el paquete de rescate 80. Una opción en este caso es que si la señal de emergencia indica la presencia de un incendio en la góndola 68, el UAV 20 puede estar configurado para entregar un medio de extinción de incendios a la góndola. La señal de emergencia que provoca el despliegue del UAV 20 actúa por tanto como señal de activación para que el UAV 20 emprenda una acción para extinguir el incendio. El UAV 20 también puede estar configurado para actuar en respuesta a una señal de activación que se recibe cuando el UAV 20 ya está en vuelo o cuando está estacionario después de haber aterrizado en la góndola. Por tanto, el UAV 20 puede responder a una señal de activación, o bien cuando está en tránsito o bien incluso antes de desplegarse. En esta realización, el UAV 20 puede lanzar una granada de extinción de incendios, tal como se conoce en la técnica, a través de la escotilla de acceso. Un dispositivo de este tipo se describe en el documento WO201403238.

Tal como se ha mencionado, el riesgo de que se produzca una emergencia durante una operación de mantenimiento es bajo, por lo que el UAV 20 proporciona el paquete de rescate 80 a la turbina eólica 60 principalmente como medida de precaución. Por tanto, una vez finalizada la operación de mantenimiento, el UAV 20 devuelve el paquete de rescate 80 al SOV 74, tal y como se indica mediante “C” y “D” en la figura 4.

El retorno o la recuperación del UAV 20 al SOV 74 puede activarse mediante varias acciones. Una opción es que el personal de mantenimiento inicie la recuperación después de haber confirmado que la operación de mantenimiento ha terminado. Por tanto, la estación de control 31 puede pilotar el UAV 20 de regreso al barco automáticamente. Otra opción es que el UAV 20 se pilote de regreso bajo control manual a través de la estación de control 31 en el momento apropiado.

La figura 5 es un diagrama que ilustra las etapas de un método 100 para llevar a cabo una operación de mantenimiento en una turbina eólica según una realización de la invención. Algunas o todas las etapas ilustradas en el procedimiento 100 pueden llevarse a cabo por la estación de control 31, o bien según una misión planificada previamente o bien a través de la interacción con un operario adecuadamente calificado.

La etapa 102 indica que se ha iniciado una operación de mantenimiento y por tanto la estación de control 31 puede responder desplegando el UAV 20, en la etapa 104, que porta el paquete de rescate 80 a la turbina eólica 60. Tal como se ha mencionado, otra opción es que la estación de control 31 envíe el UAV 20 a la turbina eólica 60 solo después de que se haya recibido una llamada de despliegue, por ejemplo cuando se haya detectado un evento de emergencia.

Una vez desplegado el UAV 20, la estación de control 31 pilota el UAV 20 hacia la turbina eólica 60 para aterrizar el UAV 20 en una zona de aterrizaje apropiada de la turbina eólica 60, como en la etapa 106. Tal como se ha comentado, la zona de aterrizaje puede estar ubicada en un punto de acceso adecuado en el que se proporciona al personal de mantenimiento una ruta para acceder al paquete de rescate 80.

El método comprende además, en la etapa 108, recuperar el UAV 60 a su base una vez que se ha completado la operación de mantenimiento. La etapa de recuperación puede activarse mediante la recepción de una señal o mensaje procedente del equipo de mantenimiento indicando que la operación se ha completado. El inicio también puede basarse en el tiempo.

La recuperación del UAV puede lograrse mediante un piloto que introduce órdenes de control apropiadas en la estación de control 31 y/o parte o la totalidad del pilotaje puede estar bajo el control automático de la estación de control 31.

En la discusión anterior de las realizaciones ilustradas, se han mencionado varias modificaciones o variantes. Ahora se comentarán otras para completar.

Aunque en la realización ilustrada se usa un CTV para transferir personal desde el SOV a la turbina eólica, se prevé que el SOV también pueda tener el tamaño y el equipamiento adecuados para transferir personal a la turbina eólica. Cuando se usa un CTV, es una opción que al menos uno del UAV20 y la estación de control 31 puedan transportarse en el CTV en lugar del SOV. En circunstancias en las que el SOV debe permanecer estacionado a una distancia considerable de la turbina eólica debido a motivos de seguridad, el lanzamiento del UAV desde el CTV puede ser beneficioso desde el punto de vista de la conservación de la vida útil de la batería.

En la discusión anterior, el control de vuelo del UAV 20 lo proporciona la estación de control 31 que está a bordo del barco. Sin embargo, se prevé que la estación de control también pueda almacenarse dentro de la turbina eólica 60, por ejemplo en la góndola. De esta manera, el personal de mantenimiento podrá pilotar el UAV hasta la góndola una vez que esté listo para comenzar su trabajo de mantenimiento. Además, la estación de control situada en la góndola también podría ir acompañada de un UAV. De esta manera, el personal de mantenimiento podría hacer volar el UAV hasta el SOV para recoger el paquete de rescate cuando sea necesario y devolverlo al barco una vez finalizada la operación de mantenimiento.

Como alternativa a este caso, en lugar de almacenarse en el barco o en la turbina eólica, uno o más UAV y la estación de control asociada pueden almacenarse en cambio en una ubicación adecuada dentro del parque eólico, por ejemplo en una subestación. Por tanto, el UAV sería un “dron trabajador” general usado para transportar paquetes de rescate entre el SOV y la turbina eólica, según resulte apropiado.

Como alternativa adicional a los casos anteriores, el método y el sistema pueden llevarse a cabo en un parque eólico terrestre.

Claims

REIVINDICACIONES

i. Un método de operación de mantenimiento de turbina eólica (100), que comprende:

estacionar un vehículo de mantenimiento (74) próximo a la turbina eólica,

iniciar (102) una operación de mantenimiento en la turbina eólica,

desplegar (104) un vehículo aéreo no tripulado (UAV, 20) desde el vehículo de mantenimiento, en el que el UAV tiene una carga útil que incluye un paquete de rescate (80),

posicionar (106) el UAV de manera que el paquete de rescate (80) se coloque en la turbina eólica, en el que el paquete de rescate (80) comprende uno o más de un traje de supervivencia en alta mar, un kit de desfibrilador, kit de descenso de seguridad, equipos de escalada, equipos de respiración, paquete de primeros auxilios, ropa de protección contra incendios, y paquetes de nutrición,

y en el que el UAV (20) se despliega desde el vehículo de mantenimiento (74) en respuesta al inicio del evento de mantenimiento, o

en el que el UAV (20) se despliega desde el vehículo de mantenimiento (74) en respuesta a una señal de emergencia.
2. El método según la reivindicación 1, en el que el UAV se posiciona de manera que coloca el paquete de rescate en un punto de acceso predeterminado en la turbina eólica.
3. El método según la reivindicación 2, en el que el punto de acceso predeterminado está en una góndola (68) de la turbina eólica.
4. El método según la reivindicación 3, en el que el punto de acceso predeterminado está próximo a una escotilla de la góndola.
5. El método según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el UAV (20) está configurado para desplegar una granada de extinción de incendios en la turbina eólica en respuesta a una señal de activación.
6. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el UAV (20) vuelve al vehículo de mantenimiento (74) inmediatamente después de que el paquete de rescate (80) se haya colocado en la turbina eólica (60).
7. El método según la reivindicación 6, en el que el UAV (20) recupera el paquete de rescate (80) de la turbina eólica una vez que se completa la operación de mantenimiento.
8. El método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el UAV (20) permanece con el paquete de rescate (80) durante la operación de mantenimiento y devuelve el paquete de rescate al vehículo de mantenimiento una vez que se ha completado la operación de mantenimiento.
9. El método según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el vehículo de mantenimiento (74) comprende un buque de operaciones de servicio.
10. Un sistema para proporcionar equipos operativos en una posición predeterminada en una turbina eólica, comprendiendo el sistema:

un vehículo de mantenimiento (74) que porta un vehículo aéreo no tripulado (UAV, 20) con una carga útil asociada que comprende un paquete de rescate (80), en el que el paquete de rescate (80) comprende uno o más de un traje de supervivencia en alta mar, un kit de desfibrilador, kit de descenso de seguridad, equipos de escalada, equipos de respiración, paquete de primeros auxilios, ropa de protección contra incendios, y paquetes de nutrición,

una estación de control (31) configurada para: desplegar el UAV (20) desde el vehículo de mantenimiento (74) o bien en respuesta al inicio de un evento de mantenimiento o bien en respuesta a una señal de emergencia, dirigir el UAV (20) a una turbina eólica (60) en la que se lleva a cabo el mantenimiento, y posicionar el UAV (20) con respecto a la turbina eólica de modo que el paquete de rescate (80) se coloque en la misma.
11. El sistema según la reivindicación 10, en el que la estación de control (31) está configurada para colocar el UAV (20) en un punto de acceso predeterminado de la turbina eólica.
12. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, en el que la estación de control (31) está configurada para devolver el UAV (20) al vehículo de mantenimiento (74) inmediatamente después de que el paquete de rescate (80) se haya colocado en la turbina eólica (60).
13. El sistema según la reivindicación 12, en el que la estación de control (31) está configurada para controlar el UAV (20) para recuperar el paquete de rescate (80) de la turbina eólica una vez que se ha completado la operación de mantenimiento.
14. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que la estación de control (31) está configurada para controlar el UAV (20) de manera que permanezca con el paquete de rescate (80) durante la operación de mantenimiento y devuelve el paquete de rescate (80) al vehículo de mantenimiento (74) una vez que se ha completado la operación de mantenimiento.
15. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, en el que la estación de control (31) está configurada para controlar el UAV (20) de manera que despliegue una granada de extinción de incendios en la turbina eólica en respuesta a una señal de activación.