inhibidor

1.OBJETIVOS DEL PROYECTO.

Vender la patente del pararrayos desionizador de carga electroestática para palas de eólicas al CLIENTE.

2. Objetivo

Mejorar la fiabilidad del diseño de los aerogeneradores en su conjunto y en su rendimiento.

Nuestra tecnología de protección contra el rayo que ofrecemos, basa su principio de funcionamiento en la reducción del riesgo eléctrico de rayos en un 95% en las estructuras protegidas, queremos participar directamente en MEJORAR LA FIABILIDAD DEL DISEÑO de los aerogeneradores y facilitar al CLIENTE el conseguir un régimen de operación del 99%,

3. Resumen técnico

INTARSL, tiene registrada su propia patente de pararrayos DESIONIZADOR DE CARGA ELECTOESTATICA , diseñado para la prevención y protección contra el rayo en  aerogeneradores.  La nueva tecnología se  puede adaptar a cualquier tipo y material de pala de  cualquier generador EOLICO a partir de 1 MW, y para cualquier fabricante de aerogeneradores o de palas del mercado.

La innovación, además de reducir en un 95% los riesgos eléctricos a causa del rayo directo, incorpora como opción dos novedades importantes que mejoran la seguridad contra la rotura de la pala del aerogenerador por impacto de objetos o vibraciones y una señalización luminosa de la posición del aerogenerador según normas de navegación aérea.

3.1-Seguridad de vibración: Es un sistema electrónico que controla los niveles de vibración de la punta de la pala para prevenir posible rotura, sea por erosión natural del viento sobre el material de la pala o impactos de objetos o aves en la propia palas

3.2-Señalización aérea: Es un sistema de señalización luminosa electrónico de alta intensidad alimentado por cable eléctrico y en baja tensión, el objetivo es señalizar el punto mas alto del aerogenerador en fase de funcionamiento, cumpliendo las normas de intensidad lumínica según las exigencias de navegación aérea. (Nada que ver con la patente nº ES 2353320 A1 de GAMESA, iluminación  de pala por fibra óptica que se publica el 1-3-11, donde el sistema no llega a conseguir los lúmenes necesarios que exige navegación aérea).

El sistema de prevención y protección contra los rayos, se adapta e instala físicamente en las palas de cada eólica para proteger su conjunto. El pararrayos aprovecharía la instalación actual del cable de tierras que ya se utiliza como sistema de drenaje de corriente del rayo a tierra.

Para el tema de vibraciones, ruido y aerodinámica de la pala con el pararrayos acoplado a la pala, INTARSL está en contacto con una ingeniería especializada en diseño aerodinámico de palas y podemos certificar que nuestro equipo, no generará valores de vibración ni de ruido superiores a los niveles que actualmente tienen las palas sin nuestro pararrayos.

4. LA TECNOLOGIA Y EL CONOCIMIENTO DEL ESTADO DE LA TECNICA

Desde el año 2003, estamos estudiando la problemática del rayo en todos los sectores y aplicaciones, dando soluciones en cada caso para lograr eficazmente la reducción del riesgo eléctrico de rayos en las estructuras protegidas con nuestro sistema DESIONIZADOR DE CARGA ELECTROESTATICA. Desde hace mas de 5 años, estamos investigando los diferentes accidentes que aparecen en los aerogeneradores según los tipos e intensidad del rayo en el campo de trabajo, validando el seguimiento de la problemática con la evolución de las patentes de pararrayos y su contenido del estudio de la técnica.

El estudio del contenido de las patentes, no solo es para conocer la solución propuesta por el inventor, sino también para conocer la problemática técnica o el motivo por lo cual diseña algo nuevo. Esto nos da a entender, el conocimiento de cada inventor en su tecnología o en la problemática, y ver como evolucionan las soluciones aplicadas.

Aun aplicando normas por los fabricantes, éstas no cubren la problemática de los rayos ya que no hay validaciones de ningún sistema de protección del rayo en campo real de esta aplicación, se dan soluciones generalizadas, pero es obligación del fabricante de diseñarlas y validarlas sus mejoras tecnológicas para venderla fiabilidad en el diseño del conjunto.

En este sentido, los fabricantes invierten millones en I+D, tienen numerosas patentes relacionadas con los pararrayos en las palas, sean aplicadas en palas de fibra de vidrio o de fibra de carbono. Durante la transición del cambio del material con que se construyen las palas, tuvieron que modificar la tecnología de protección del rayo que utilizaban para adaptar-se a los nuevos materiales. Este cambio tecnológico de materiales de construcción de la pala, ha mejorado la reducción del peso en algunas toneladas pero ha creado otro problema importante frente al sistema de protección del rayo a base de cables y captadores. Esto ha generado un aumento de la producción en tiempo real al eliminar el peso de la pala, y una reducción de la fiabilidad del aerogenerador en caso de impacto de rayo al aumentar los problemas. Motivo por lo cual, se está investigando en soluciones urgentes y patentando constantemente mejoras técnicas, en referencias a las patentes anteriores, desvelando así una falta de conocimiento técnico e insuficiente en el tema físico/químico /eléctrico del fenómeno del rayo.

La falta de experiencia en el campo de la protección del rayo, crea la aparición, de que la solución patentada genere otros problemas mas graves que la solución cuando se aplique a la práctica .

Basándonos en averías reales de campo, y las reivindicaciones de problemas técnicos que se certifican en las patentes, podemos destacar como averías mas importantes a causa del rayo, el deterioro físico de los cojinetes, la avería electrónica dentro de los armarios de comanda por efectos electromagnéticos, la rotura o incendio de los vierteaguas, el deterioro o incendio de las palas, entre los más significativos.

5.LA DINAMICA DEL RAYO DESDE LA PUNTA DE LA PALA HASTA LA

TOMA DE TIERRA EN UN RECORRIDO DE 180 METROS.

Según los estudios en Dinamarca, las averías en los aerogeneradores a causa del rayo, generan en cada tormenta unas pérdidas del 30 % de la producción y unos costes de mantenimiento muy altos. Algunas palas de eólicas interceptan más de 10 rayos en un solo año con el sistema de protección del rayo que actualmente utilizan, generando diferentes tipos de averías durante las tormentas.

Cuando el rayo impacta en la punta del pararrayos, dependiendo de su polaridad, aparecerán efectos electrodinámico , térmicos, eléctricos, magnéticos y electromagnéticos. Si  la polaridad del rayo es positiva,  lo que se verá físicamente, es una trayectoria de luz ascendente en dirección a la nube. El rayo saldrá desde la pala de la eólica con dirección a la nube para descargar en ella. En este caso el  esfuerzo de trabajo realizado por este fenómeno meteorológico (rayo positivo), crea la destrucción de materiales y  no tanta destrucción de equipamiento  eléctrico, ya que al pasar la energía del rayo en menos de una décima de segundo, ésta genera un esfuerzo termodinámico de trabajo acompañado de efectos térmicos instantáneos, que se trasforman en la segregación de parte de la punta de la pala con riesgo de incendio. A continuación, la pala suele perder su aerodinámica, y empieza a vibrar, llegando a desencajarse de su alojamiento saliendo despedida en algunos casos  a más de 100 metros de distancia. En ese momento que se desprende la pala, el aerogenerador se desestabiliza y pierde su punto de gravedad vertical cuando la pala sale proyectada, creando un golpe de ariete en sentido contrario que pliega o tumba lateralmente en el suelo todo el aerogenerador eólico. Cabe destacar que algunas palas, pesan 8.000 kilos y miden más de 36 metros como medida media. En caso de que el impacto de rayo en la pala sea negativo,  su trayectoria será descendente desde la nube al punto de contacto (pala). Los efectos del rayo que aparecerán en la pala serán directos e indirectos, empezando en la punta y terminando en la toma de tierra, que evaporará su agua con perdidas de los minerales y cristalización del compuesto de tierra.  Según evoluciona el rayo por la instalación, su intensidad afectará a los  materiales de los que se compone la  propia pala. En el  punto  del impacto del rayo en la pala, aparece una fusión directa instantánea con pérdida de material y riesgo de incendio.  Durante el mismo instante, la corriente que aparece, tiene un comportamiento de alta frecuencia, que genera la modificación molecular de los materiales   a su paso durante un segundo instante. Este efecto de corriente de rayo genera la aparición de un campo eléctrico  de alta tensión, que polariza  al mismo momento todo el material a su paso, los diferentes fenómenos electromagnéticos, crean la cristalización de los elementos más simples como son la fibra de carbono. Estos efectos, generan a corto plazo la  fatiga de los materiales por donde pasa el rayo,  con resultado de un cambio instantáneo de sus características físicas. Algunos materiales llegan a perder su comportamiento de flexibilidad y resistencia mecánica  para lo qué  fueron  diseñados. Segundos después, la corriente del rayo sigue su camino por los conductores de menor resistencia eléctrica, creando alta temperatura a su paso  y arcos eléctricos, si no existe un equipotencial correcto entre materiales conductores y semiconductores, como son las resinas, las platinas de cobre, cintas conductoras, estructuras metálicas o componentes eléctricos. Según avanza la descarga del rayo por la pala, el rayo pasa directamente a la zona del habitáculo del  generador por medio de  los conductores o vías de chispa. Si el rayo es de gran intensidad, éste no pasa por conductores eléctricos curvos y salta  en forma de chispazo en línea recta desde el conductor eléctrico de  la pala,  alcanzando el eje del rotor de palas, pasando la corriente al propio motor generador. Los efectos electromagnéticos del impacto del rayo y de la corriente a su paso, crean acoplamientos e inducciones a la electrónica sensible de navegación que se encargan de la orientación del aerogenerador eólico según el viento, perdiendo la información temporal o definitiva.  Los efectos del rayo,  suelen generar la avería directa en parte de la electrónica de la regulación de frenado, a partir de entonces la eólica puede aumentar peligrosamente su velocidad debido a los vientos en fase de tormenta, creando el aumento de las revoluciones de las palas al límite  de recalentamiento de cojinetes. Esto puede llegar a transformarse en un incendio del aceite  que se usa en la lubricación de los cojinetes (450 litros en algunos casos). Cuando se incendia el aceite, el aerogenerador entra en sacrificio, ya que normalmente los acontecimientos son rápidos y no da tiempo a desconectar el aerogenerador de la red y al haber tensión no es posible apagar el incendio con agua. Una vez arrancado el incendiado del grupo generador de corriente, se incendia el habitáculo del generador e incendia también las palas. Éstas se desprenden, saltan en trozos y la eólica queda destruida en su posición vertical  en el mejor de los casos o en el suelo como casi siempre ocurre. Las pérdidas de producción y reparaciones son millonarias, los sistemas actuales de protección contra el rayo que se colocan en las palas, están terminados en punta y no dan una eficacia de protección. En este sentido el estudio de la técnica refleja que no existen sistemas de protección que anulen o reduzcan la posibilidad de que el rayo impacte en la pala, si no que todas las patentes del mercado hacen referencias siempre a la captación del rayo por medio de sistemas de excitación y conducción del rayo a tierra por medio de puntas.

6. DIFERENCIAL TECNOLOGICO SIN COMPETENCIA

La nueva tecnología de pararrayos desionizante, se adapta a las necesidades técnicas de protección de las palas en las eólicas para reducir o anular la posibilidad de impacto directo en la estructura que se quiere proteger, la nueva aplicación de pararrayos desionizante de carga electroestática basa su principio de funcionamiento en controlar constantemente el campo eléctrico en la punta de la pala para no ionizar el aire. Sus características de materiales y formas, le facilitan trasformar las cargas de cualquier polaridad en pequeñas corrientes que se fugan a tierra por medio de conductores eléctricos. El nuevo sistema de protección necesita una toma de tierra de baja resistencia igual en el suelo donde se aloja la toma de tierra, como en la punta de la pala donde se coloca el sistema

7. DIBUJO ORIENTATIVO DE LA NUEVA TECNOLOGIA DE PARARRAYOS .

Ver documento completo adjunto

8. OTRAS PATENTES DE PARARRAYOS TIPO IONIZANTE EN ESPAÑA.

Estas tecnologías, basan su principio de funcionamiento y diseño en excitar, captar y conducir el rayo por toda la instalación del aerogenerador, aumentando el riesgo eléctrico.

Podemos nombrar como patentes relacionadas con la protección del rayo, algunas mas significativas, pero todas estas patentes, son mejorar unas de otras y orientadas a dar soluciones cuando el rayo aparece en los diferentes escenarios e impacta en la pala, las soluciones se diseñan para reducir sus efectos cuando aparecen, no para prevenir que no aparezcan, como por ejemplo son la aparición de arcos eléctricos, diferencia de potencial, efectos electromagnéticos, efectos térmicos y efectos electrodinámicos entre otros. Los diseños actuales de protección del rayo, aumentan el riesgo de impactos directos, sin garantías de la propia protección del rayo.

Las normas de pararrayos aplicadas en los aerogeneradores no ofrecen una seguridad de protección eléctrica ni a los trabajadores ni a los equipos electrónicos, ni a los materiales, aun diseñando las protecciones contra los rayos según las propias recomendaciones de las normas IEC 62305. Si no hay excitación del rayo, se reducen directamente las incidencias de averías al no aparecer los impactos de rayos, aumentando directamente la eficacia del aerogenerador en su conjunto, es por ello que nuestra tecnología de PARARRAYOS DESIONIZADOR es una oportunidad tecnológica para normalizar y validar a nivel mundial después de comprar la patente por el CLIENTE.

9. RESUMEN DEL ANALISIS TECNICO DE LAS PATENTES

10. LA EVOLUCION DE LOS PROBLEMAS SEGÚN EL TAMAÑO Y LOS NUEVOS MATERIALES DE LOS AEROGENERADORES.

En la evolución tecnológica aparecen cambios de materiales para reducir peso y aumentar rendimientos de producción, como son la fibra de carbono en la construcción de la pala, generando otros problemas mas graves a nivel de corrientes de rayos.

En este sentido, hemos investigado el comportamiento del rayo cuando impacta un rayo en un elemento de fibra de carbono como puede ser un mástil de barco o una pala de eólica, detectando que aparecen cambios bruscos en los enlaces moleculares del material que modifican su propias características físicas.

Los diferentes efectos térmicos, electromagnéticos y eléctricos que genera el rayo a su paso por los materiales conductores o no, crean la cristalización de la fibra de carbono que cambia sus características moleculares afectando entre ellos la resistencia mecánica de trabajo, perdiendo sus características de flexión y dureza, rompiéndose con facilidad en cualquier cambio brusco de vibración o esfuerzo instantáneamente o dentro de su vida útil. El comportamiento de la fibra de carbono, cambia en cada condición climáticas y ambiente meteorológico cuando es afectada por un rayo directo, aumentando los efectos antes mencionados, cuando se encuentra la eólica con el rayo dentro de ambientes marinos y temperaturas bajas.

Los fabricantes, tienen la tendencia al aumento de la altura del propio aerogenerador y su potencia percutiendo en el coste de inversión pero también en el del mantenimiento o reparación, ya que esto genera que los rayos descarguen con mas violencia en las palas al ser mas altas, con repercusiones de valores de daños mas costosos, cuando se trata de aerogeneradores instalados en el mar.

11. TEST DE INTERES TECNOLOGICO

Hemos valorado el posible interés tecnológico, según un análisis de los procesos de interés:

1- ¿Es una tecnología interesante para proyectos presentes y futuros para el CLIENTE? SI

2- ¿Afecta algunos de los proyectos del CLIENTE ? SI

3- ¿Ha sido utilizada en el pasado por el CLIENTE? NO

4- ¿Ha sido utilizada en un pasado por algún competidor del CLIENTE ? NO

5- ¿Debería el CLIENTE internalizar esta tecnología? SI

12. UNA PATENTE COMO ELEMENTO DE SOLUCION Y DE NEGOCIO.

SITUACIÓN ACTUAL , INTAR propone dos opciones:

12.1. OPCION 1- EL CLIENTE compra la patente a nivel mundial por 00.000.000. de Euros y no desarrolla el proyecto del pararrayos, solo compra la patente, para bloquear el mercado a sus competidores y poder seguir vendiendo las licencias actuales. Mientras, puede capitalizar la patente que compra a INTAR.

12.2 OPCION 2- EL CLIENTE compra la patente a nivel mundial por 00.000.000 de Euros junto con el desarrollo tecnológico asesorado por la empresa INTAR, para adaptar y validar la aplicación tecnóloga en las palas de los aerogeneradores. Durante el desarrollo, todas las mejoras que saldrán a raíz de la investigación, serán exclusivas del CLIENTE sin coste alguno. Una vez realizado el desarrollo tecnológico y su validación y norma, el CLIENTE podrá vender la patente o ceder las licencias de fabricación del pararrayos a terceras empresas fabricantes de aerogeneradores o palas.

Si el CLIENTE está interesada en comprar la PATENTE esperamos su confirmación de compra, e INTAR enviará el contrato de compra y venta y en su caso, el contrato de desarrollo tecnológico.

Para mas información, enviar un correo a INTARSL, int@andorra.ad

Angel Rodriguez Montes, Director Gerente de INT.AR.SL
Experto en el fenómeno meteorológico del rayo, y nuevas tecnologías para mejorar la prevención, seguridad y protección contra el rayo de las personas e instalaciones.

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