Inspeção de turbinas eólicas: ver pás a cem metros de altura, com menos tempo parado

A deterioração de uma turbina se divide em pás, torre e fundação e nacele (a carcaça que abriga o gerador e o trem de transmissão). As pás são as que mais sofrem — pontas movendo-se em alta velocidade através de chuva e areia, servindo de caminho para os raios, flexionando dezenas de milhões de vezes. Por isso as pás são o principal objeto da inspeção.

No Japão, desde abril de 2017 as instalações eólicas de 500 kW ou mais estão sujeitas a inspeção periódica de gestão de segurança pela Lei de Negócios de Eletricidade. Com base na diretriz de inspeção periódica (JEAG 5005) e nas orientações da associação do setor sobre inspeção e reparo de pás, os operadores verificam o estado das pás e da torre, a tensão dos parafusos, a proteção contra raios e mais, e mantêm registros. No exterior também, a inspeção periódica costuma ser exigida por licenças, seguradoras ou garantias do fabricante.

O meio de se aproximar vira tempo parado e risco. As pontas das pás frequentemente ficam a mais de cem metros do chão. Técnicos de acesso por corda pendurados na nacele são há muito o padrão, mas não podem trabalhar com vento forte e cada turbina leva muito tempo.

No mar, a dor se multiplica: enviar uma embarcação, esperar o mar acalmar, transferir-se para a turbina. A carteira de projetos eólicos offshore do Japão está crescendo, e como a O&M é amplamente citada como grande parcela do custo ao longo da vida útil, a eficiência da inspeção vai direto para a economia do projeto.

O drone substitui cordas e gôndolas ao levar uma câmera ao longo da superfície de cada pá. Com a turbina parada e o rotor travado em posição definida, o drone captura automaticamente as quatro faces — bordo de ataque, bordo de fuga, lado de pressão e lado de sucção. Concluir uma turbina em uma parada curta é sua maior força.

No Japão, um projeto financiado pela NEDO validou drones que detectam sozinhos a direção da nacele e a posição das pás e acompanham pás oscilantes enquanto capturam imagens. Como capturar turbinas que continuam se movendo mesmo paradas, como as unidades offshore flutuantes, é um dos grandes desafios à frente.

As turbinas são construídas exatamente onde o vento é mais forte — o que as torna um dos lugares mais difíceis para um drone voar. Também são altas. O mar acrescenta sal e borrifos, os sites do norte acrescentam gelo, e o interior das pás e das torres é apertado e escuro. A inspeção eólica é uma vitrine de barreiras ambientais.

• Vento e turbulência: o ar contorna a nacele e a torre, e o escoamento perturbado se arrasta atrás das pás. Mantenha margem de tolerância ao vento, aproxime-se de barlavento e deixe uma rota de fuga. Vento e turbulência
• Altura: as pontas das pás frequentemente ultrapassam 100 m acima do solo. Verifique os limites de altitude e como se aplicam as exceções perto de estruturas, e planeje o retorno com bateria de sobra. Altura
• Sal e respingos offshore: decolar de uma embarcação é uma luta contra o balanço. O sal ataca a aeronave, por isso a limpeza pós-voo importa. Água, respingos e umidade
• Frio e gelo: nos meses frios as baterias perdem potência e pode formar-se gelo nas hélices e nos sensores. Aqueça as baterias antes do voo e não voe em condições de formação de gelo. Frio e gelo
• Espaços confinados: inspecionar dentro de pás ou torres exige aeronaves tolerantes a colisão e iluminação. Espaços confinados

Para uma orientação geral sobre quanto vento é vento demais para um drone, leia com que força de vento um drone pode voar (Airffic World).

Uma turbina rende centenas de imagens de alta resolução. A partir delas você encontra os danos, os localiza na pá (distância da raiz e qual face), classifica a gravidade, compara com a vez anterior e decide quando reparar. A IA é forte em encontrar, localizar e comparar; decidir se repara agora ou espera cabe ao responsável pela turbina.

No Japão, as instalações eólicas devem atender às normas técnicas da Lei de Negócios de Eletricidade, e as de 500 kW ou mais estão sujeitas a inspeção periódica de gestão de segurança. A eólica offshore avança por designação de zonas e seleção de empreendedores segundo a Lei de Promoção do Uso de Áreas Marítimas para Energias Renováveis, em que os planos de O&M de longo prazo pesam bastante. Usar drones na inspeção depende de o operador conseguir justificá-los como método de inspeção.

No exterior, a série IEC 61400 e as normas de organismos certificadores (por exemplo, DNV) são a linguagem comum para projeto e certificação. Em alguns países, a inspeção periódica por especialistas qualificados é condição da licença.

Nas regras de voo, a questão central é a altura. No Japão, o espaço aéreo a 150 m ou mais acima da superfície geralmente exige permissão, embora existam exceções perto de estruturas altas. As pontas das pás de grandes turbinas podem ultrapassar essa altura, por isso verifique as regras vigentes. No mar, também é preciso coordenar com o tráfego marítimo e as autoridades portuárias. Compare países em regulamentações pelo mundo.

• Defeitos internos: delaminação e falha na linha de colagem muitas vezes não aparecem de fora. São necessários percussão, ultrassom ou outro END; a percussão por drone ainda está em testes.
• O reparo em si: reaplicar a proteção do bordo de ataque é trabalho para pessoas ou robôs.
• Torque dos parafusos: a verificação da tensão dos parafusos é feita por pessoas dentro da torre.
• Dias de vento: as turbinas que você mais quer inspecionar estão nos lugares mais ventosos. Em alguns dias não dá para voar; programe as inspeções para as estações mais calmas.
• Avaliação e responsabilidade: interpretar a severidade do dano e decidir se a turbina continua operando ainda é tarefa humana.

Na base de uma turbina offshore fica uma caixa de drone. Em uma alvorada calma, o drone decola sozinho, captura as três pás da turbina parada e volta. Mesmo com a fundação flutuante se movendo, ele acompanha as pás e captura na mesma pose de antes. Em terra, só as pás que mudaram depois das tempestades de inverno aparecem na tela. Esse é o quadro que nossos editores esperam.

Ninguém precisa cruzar as ondas a cada inspeção. As pessoas decidem a ordem dos reparos, organizam peças, embarcações e janelas de tempo, e estudam como prolongar a vida das pás. A inspeção deixa de ser ficar pendurado em estruturas altas e passa a ser o cuidado com toda a vida da turbina.