Ad altezze elevate: scansione 3D della pala di una turbina eolica

La manutenzione delle turbine eoliche, e di interi parchi eolici, presenta diverse sfide. Di solito, le turbine eoliche sono progettate per garantire 20 anni di funzionamento, e durante questo lasso di tempo sono sottoposte a tutti i tipi di condizioni meteorologiche e carichi pesanti. Tuttavia, grazie a moderne tecnologie di acquisizione e a modelli numerici avanzati, è possibile gestire tali condizioni, trasformandole addirittura in un’occasione per una maggiore produzione annuale di energia.

Per ottimizzare l’utilizzo durante tutta la loro vita, occorre una conoscenza approfondita delle condizioni di funzionamento delle pale, oltre a una manutenzione costante. L’obiettivo è tenere sotto controllo l’usura e prevenire la creazione di vibrazioni impreviste e/o punti deboli che potrebbero compromettere integrità della struttura e componenti della turbina.

L’azienda spagnola Nabla Wind Power appartiene al gruppo Nabla Wind Hub, un fornitore di servizi indipendenti che offre esclusive soluzioni multitecnologiche per l’ampliamento della vita utile dei parchi eolici, il miglioramento delle prestazioni e l’ottimizzazione della manutenzione.

Digitalizzazione in condizioni estreme

Nel 2020, Nabla Wind Power è stata incaricata di estendere le pale del rotore di una turbina eolica per aumentare del 10% le prestazioni dell’impianto esistente. Per raggiungere l’obiettivo, occorreva digitalizzare gli ultimi metri di una pala del rotore in modo da progettare in un secondo momento l’estensione della stessa. In un primo tentativo, sono stati utilizzati scanner laser terrestri per la digitalizzazione. Tuttavia, Nabla era alla ricerca di accuratezze più spinte nelle misurazioni, pertanto ha iniziato a cercare una soluzione alternativa, rivolgendosi infine ai servizi Creaform.

Preparazione della scansione: Tecnico industriale che fissa i target sulla pala

Lo scanner 3D portatile ideale per l’attività si è rivelato essere HandySCAN 3D | BLACK. Grazie alla funzione di riferimento dinamico, questo scanner garantisce una digitalizzazione di precisione nelle condizioni più estreme. Le vibrazioni non influenzano i risultati e l’incertezza delle misurazioni è di gran lunga inferiore al millimetro. L’attività doveva essere svolta direttamente sulla turbina eolica, pertanto due tecnici industriali dell’azienda Asaken hanno frequentato un corso di formazione circa l’utilizzo di HandySCAN 3D tenuto da un tecnico applicativo di Creaform. Dopo essere saliti in cima alla turbina eolica a 130 metri, i tecnici sono usciti dal mozzo e si sono calati a 65 metri dal suolo.

Il primo passo è stato fissare i target sugli ultimi 7 metri di una delle pale del rotore, utilizzandoli come punti di riferimento da HandySCAN 3D. Quindi, è stata avviata la scansione. Mentre uno dei tecnici industriali trasportava il portatile, l’altro utilizzava lo scanner. Nel frattempo, il tecnico Creaform controllava la scansione da terra tramite TeamViewer. A questa altezza, le condizioni climatiche sono sempre un problema e in certi casi la forza del vento ha causato l’interruzione dei lavori. Inoltre, alcuni problemi tecnici della stessa turbina eolica hanno interferito con il processo di scansione: ad esempio, un bloccaggio del rotore ne ha impedito il posizionamento verticale. Ma alla fine, la scansione è stata eseguita correttamente.

Il software di acquisizione utilizzato è stato VXmodel, un modulo di VXelements. Il file .stl generato è stato quindi trasferito in CATIA per il reverse engineering.

Scansione in VXelements con visualizzazione della mesh

CAD della pala oggetto di reverse engineering in CATIA

I risultati hanno soddisfatto il responsabile delle operazioni di Nabla, Eder Murga: “Creaform e Asaken hanno gestito in modo professionale il servizio offerto. Nonostante le condizioni difficili e le numerose interruzioni dovute al forte vento, tutti i soggetti coinvolti hanno gestito i cambiamenti delle condizioni con grande flessibilità e, alla fine, siamo riusciti a ottenere risultati perfetti. Un sistema di misurazione portatile con riferimenti indipendenti come HandySCAN 3D è l’unica soluzione per effettuare le misurazioni in un ambiente estremo”.