Viaje fantástico con GE: este submarino dron podría hacer que la inspección de turbinas hidroeléctricas sea más rápida, fácil y segura

Fuente: https://www.ge.com/

Un lunes por la mañana del otoño pasado, David Auger-Habel, ingeniero principal de Hydro Solutions de GE, caminó a lo largo de las orillas de un depósito fotogénico en la Columbia Británica en busca de la toma perfecta. Pero el ingeniero de GE Renewable Energy no buscaba tomar un panorama de las maravillas naturales de la región. Necesitaba un primer plano de grandes turbinas hidroeléctricas girando fuera de la vista, en lo profundo de una central eléctrica subterránea.

Tomar esas imágenes puede ser complicado, pero Auger-Habel vino preparado. Trajo consigo un nuevo submarino dron del tamaño de un castor que le permitió maniobrar en el laberinto de una turbina Francis y entre sus álabes. El diseño del submarino se basó en la idea ganadora de un hackathon de GE Renewable Energy celebrado en Montreal en 2019.

Para Auger-Habel, la misión parecía adecuada para una película de James Bond, pero su objetivo era la eficiencia, no el espionaje. Si el submarino pudiera transmitir imágenes de alta definición de 360 ​​grados de una turbina a la pantalla de la computadora de un técnico, probaría que hay una forma mucho más rápida, eficiente y segura de inspeccionar los rodetes de la turbina que el enfoque tradicional que implica desconectar las unidades. drenando las turbinas y enviando humanos al vientre de la bestia.

Auger-Habel sintió un tintineo de excitación nerviosa cuando lanzó el vehículo hacia la turbina inactiva y regresó a su computadora portátil. “Teníamos algunas dudas, porque estábamos usando muchos componentes nuevos”, dice. El ingeniero condujo el dispositivo hasta la turbina usando un joystick. En su pantalla había dos imágenes en tiempo real: una de la cámara a bordo del vehículo operado a distancia (ROV), que servía como una especie de cámara de salpicadero bajo el agua, y la otra de la sonda, que se arrastraba detrás con una correa. En cuestión de minutos, la pantalla de la computadora mostró una imagen nítida de las palas del corredor, brillando en el reflejo de los faros del ROV.El uso del submarino con drones reemplazará la necesidad de que las instalaciones hidroeléctricas cierren mientras se llevan a cabo las inspecciones. Crédito de las imágenes superior y superior: GE Renewable Energy,

Con el ROV flotando en el agua, llegó el momento de utilizar la sonda de inspección. Auger-Habel guió la cámara y el módulo de luz entre dos de las palas del corredor. Misión cumplida: los ingenieros ahora podían inspeccionar hasta el último centímetro del sistema hidromecánico sin levantarse de sus sillas, y mucho menos mojarse y enfriarse. La calidad de la imagen fue asombrosa. “Realmente fue una gran sorpresa ver con tanta claridad. Era más fácil hacer flotar la sonda que arrastrarme y apretar la cabeza entre las palas como lo hice durante las inspecciones anteriores ”, dice.

De vuelta en la oficina, los ingenieros quedaron impresionados. “Las imágenes eran tan claras que la gente pensó que estaba retocada”, dice Auger-Habel. «Tuvimos que mostrar a los clientes videos con peces nadando para demostrar que en realidad se trataba de una inspección bajo el agua». Usando el ROV, Auger-Habel completó las inspecciones de las tres turbinas en la planta en solo tres días.

«La prueba fue un gran éxito», dice Olivier Teller, gerente de producto de Hydro Solutions de GE con sede en Grenoble. «Demostramos que podemos inspeccionar una turbina sin deshidratarla. También tomó menos de un día llevar a cabo cada inspección, en lugar de de una a tres semanas «.

Teller dice que los productores de energía generalmente inspeccionan sus turbinas cada pocos años en busca de signos de daños causados ​​por cuerpos extraños y cavitación. Pero deshidratar la turbina para permitir un examen detallado puede ser un trabajo hercúleo. Los ingenieros primero bloquean las válvulas aguas arriba y aguas abajo, tapando los depósitos por encima y por debajo de la turbina. Luego drenan el agua residual de la turbina y erigen plataformas debajo del corredor, lo que les permite trepar dentro de la propia turbina. “Es muy costoso y requiere mucho tiempo”, dice Teller. “Las plataformas no son las cosas más fáciles de instalar; existen riesgos inherentes a la realización de la inspección. Los técnicos se arrastran en un espacio oscuro y confinado, luchando contra las fugas de agua en un entorno hostil «.

Durante las inspecciones anteriores, el ROV había transmitido imágenes de un gran agujero en uno de los estantes de basura de la turbina, los tamices gigantes que evitan que los desechos transportados por el agua ingresen al sistema. “Esos agujeros tienen normalmente unos 10 centímetros por 30 centímetros de ancho”, explica Auger-Habel. «Este era de 1 metro por 1 metro». Si la perforación no hubiera sido detectada, el cliente corría el riesgo de sufrir daños por valor de cientos de miles de dólares o algo peor. “Solo piense”, dice, “el cliente ni siquiera habría realizado esta inspección si no tuviéramos esta solución, porque las operaciones tradicionales de drenaje o buceo no eran prácticas”. La solución no es una mejora incremental, sino que redefine totalmente el enfoque de la evaluación del estado de la turbina.Participantes en el hackathon de GE en Montreal en 2019. Arriba: El ROV en acción. Crédito de las imágenes: GE Renewable Energy.

La solución ROV se había estado preparando durante dos años. Un robot de natación autónomo que pudiera escanear turbinas sumergidas en busca de defectos fue la idea ganadora de un hackatón organizado por GE Renewable Energy en Montreal en septiembre de 2019.El equipo ganador, que apodó su concepto como «Submarino amarillo», propuso usar ultrasonido para sondear las ruedas de la turbina en busca de grietas y luego use la información para construir un modelo digital del activo.

Pascal Radue, quien dirige la división Hydro de GE Renewable Energy y presentó el premio principal del hackathon, había desafiado al equipo a construir un producto viable en menos de seis meses. Afortunadamente, Teller es un experto en hacer que los objetos se muevan más rápido. Antes de unirse a GE, trabajó para la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), la organización que construyó el Gran Colisionador de Hadrones, un acelerador de partículas gigante enterrado en las profundidades de las montañas del Jura en la frontera de Francia y Suiza. Se puso en contacto con colegas de la sede de GE Research en Niskayuna, Nueva York, que tiene un historial de tecnología de inspección de edificios para otras empresas. “Queríamos beneficiarnos de su experiencia tanto en tecnología como en comercialización”, explica.  (Puedes ver un video del hackathon aquí ).

GE Research acordó colaborar, y el equipo de Teller se encontró de repente en una vía rápida, aprovechando las soluciones de inspección robótica utilizadas en las industrias de la aviación y el viento. Su primer trabajo fue definir objetivos realistas para el proyecto. En lugar de construir un robot en miniatura mejorado con sonar, los ingenieros comenzaron a explorar la idea de un módulo más pequeño atado al ROV en sí: la pequeña sonda de la cámara. “Se parece un poco a una serpiente que siempre está flotando sobre el ROV”, explica Teller. Diseñaron la sonda con luces que iluminan el oscuro interior de la turbina y láseres que miden distancias. “Los láseres nos dan una indicación del tamaño del daño y ayudan a la navegación”, dice Teller.«La prueba fue un gran éxito», dice Olivier Teller, gerente de producto de Hydro Solutions de GE con sede en Grenoble. «Demostramos que podemos inspeccionar una turbina sin deshidratarla. También tomó menos de un día llevar a cabo cada inspección, en lugar de de una a tres semanas «. Crédito de la imagen: GE Renewable Energy.

El equipo también creó un software para que los técnicos puedan ver simultáneamente la imagen de navegación del vehículo y la imagen de 360 ​​grados de la sonda. “Eso nos permite realizar un seguimiento de nuestra ubicación en el espacio en todo momento”, explica Auger-Habel. También incorporaron inteligencia artificial que permite a los técnicos localizar de manera eficiente cualquier daño y realizar un seguimiento de las áreas inspeccionadas. Para el ojo humano, todas las hojas tienen el mismo aspecto, pero el software puede asociar un pequeño defecto a una hoja específica y trazar un mapa del área que se está inspeccionando.

Se necesitaron seis meses para desarrollar el prototipo, y este año lo convirtieron en un producto comercial utilizando la última y mejor tecnología del mercado. Auger-Habel dice que el dispositivo elimina la necesidad de deshidratar para las inspecciones. “Con tiempos de interrupción, costos y riesgos reducidos, los clientes que renunciaron a una inspección ahora simplemente tienen un entusiasta ‘Sí, hagámoslo’”.