Revista Energética. Marzo 2025

EnVeNa: un nuevo hito en la optimización de ensayos de palas de aerogeneradores Históricamente los ensayos estructurales de fatiga de certificación se realizan sobre pala completa y son uniaxiales en cada una de las dos direcciones principales de funcionamiento. La incipiente llegada del nuevo estándar de certificación (IEC 61400-23 2025) abre la puerta a combinar ensayos de pala completa con otros de segmentos de pala. Bajo este marco y con financiación del Gobierno de Navarra, cuatro entidades se han unido para desarrollar el proyecto de I+D+i Energía Verde para Navarra (EnVeNa). ASIER OIZ INGENIERO RESPONSABLE DEL LABORATORIO DE PALAS DE CENER MAITE ELORDUY INGENIERO DE DISEÑO DE ENSAYOS DE SIEMENS GAMESA MIGUEL RIEZU INGENIERO DE ENSAYOS Y VALIDACIÓN DE SIEMENS GAMESA E l objetivo del proyecto es investi- gar los beneficios de incorporar los ensayos biaxiales y uniaxiales en 2ª frecuencia de resonancia a las campañas de validación y certificación de palas, y aumen- tar de esta forma tanto la representabilidad técnica como reducir la duración, y por lo tanto los costes, de las campañas actuales de ensayos. Un proyecto colaborativo La Comunidad Foral de Navarra ha sido y es un referente en el desarrollo de la energía eólica a nivel europeo. Además de contar con una red industrial que abarca toda la cadena de valor, posee la infraestructura de ensayos necesaria para impulsar la I+D del sector. Prueba de ello son las cuatro entida- des que colaboran en el proyecto: Siemens Gamesa (fabricante de aerogeneradores), el centro tecnológico CENER (Centro Nacional de Energías Renovables), Erekaldea (fabri- cante de estructuras metálicas) y Meletea (pyme especialista en cálculo FEM). Los ensayos de fatiga tratan de demostrar que el diseño de la pala será capaz de so- portar las cargas equivalentes de fatiga que previsiblemente se darán mientras esté en operación durante su vida útil. Un ensayo clásico de fatiga comprende la realización de dos ensayos consecutivos en las direc- ciones flapwise (=FA) y edgewise (=FE). Es- tas pruebas representan adecuadamente las cargas en las direcciones principales, pero no así fuera de ellas, lo cual puede su- poner un riesgo cuando esté operando en la máquina. Precisamente el incremento de la longitud de las palas que se ha dado durante los últimos años ha dado lugar a que las cargas fuera de las direcciones principales hayan cobrado relevancia y, por lo tanto, sea cada vez más importante en- sayarlas para disminuir la probabilidad de fallo en su funcionamiento real. Mediante los ensayos biaxiales las palas se podrían fatigar más realísticamente, combinando la excitación en las dos direcciones princi- pales simultáneamente, mejorando de esta forma la representatividad de las cargas en cualquier dirección. En esta línea de inves- tigación existen publicaciones científicas previas. Las más relevantes son las de Grea- ves en 2019 [1] y Melcher et al [2] en 2020, en las que se analizó en detalle la fatiga biaxial con excitación resonante sobre una pala completa. El proyecto EnVeNa continúa en esa lí- nea, buscando actuar sobre la ratio de las frecuencias de resonancia en ambas direc- ciones, para optimizar el ensayo de fatiga biaxial. Para ello modifica las frecuencias naturales, añadiendo masas virtuales y ri- gidizadores que modifican la frecuencia de resonancia en una sola de las direcciones principales. Como elementos innovadores adiciona- les y complementariamente a los ensayos de pala completa habituales, en el proyec- to se propone ensayar segmentos de pala e incorporar bloques de ensayo uniaxiales excitando la 2ª frecuencia de resonancia del segmento. Desde Siemens Gamesa ha aportado el co- nocimiento en el diseño y posproceso de los ensayos de fatiga, además de suministrar el segmento de pala de 26 metros para la reali- zación de las pruebas. Meletea ha desarrollado el software Opti- pala como herramienta de configuración óp- tima de ensayos biaxiales y uniaxiales de 2ª frecuencia. Este software determina las fuer- zas de actuación y distribución de elementos de ensayo, tales como masas sobre pala, masas virtuales y rigidizadores, para alcanzar la ratio de frecuencias y los momentos flec- tores objetivo. Optipala incorpora también un módulo innovador que permite calcular ensayos de fatiga uniaxiales en la segunda frecuencia de resonancia. Por su parte, Erekaldea ha diseñado y fa- bricado la estructura para la masa virtual y el rigidizador. Ambos elementos son modu- lares para abarcar un mayor rango de uso. La masa es móvil de forma que interfiere únicamente en la inercia de su movimiento en la dirección horizontal edgewise. El rigidi- zador es de tipo ballesta, formado por varias láminas de acero. Se conecta en vertical a la pala para que solo aumente la rigidez en esta dirección flapwise. CENER ha liderado la coordinación, su- pervisión y ejecución de todas las activida- des relacionadas con los ensayos, llevando a cabo el prediseño inicial de los mismos, los montajes de equipamiento, la puesta en marcha, así como la ejecución de las prue- bas y el análisis final de los resultados. La actualización llevada a cabo de los sistemas de ensayo y herramientas software ha sido igualmente fundamental para la realización y el análisis de las pruebas biaxiales, que se han desarrollado en las instalaciones de CENER LEA (Laboratorio de Ensayo de Aero- generadores), que está ubicado en Sangüesa (Navarra). eólica onshore y offshore 95 ENERGÉTICA XXI · 244 · MAR 25