I Jornadas de Ciencia y Tecnología del Instituto

I JORNADAS DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DEL INSTITUTO
UNIVERSITARIO NAVAL
Los días 27 y 27 de agosto del presente año se ha llevado a cabo el primer
encuentro científico organizado por la Secretaría de Investigación del Instituto
Universitario Naval. El mencionado encuentro reunió a investigadores provenientes de
diversas instituciones universitarias y centros de investigación nacionales.
Las áreas temáticas propuestas para la presentación escrita y las exposiciones de
los trabajos por parte de los investigadores se vincularon con la orientación de las
carreras y cursos que se imparten en cada Unidad Académica, de acuerdo con líneas de
investigación previamente fijadas por cada unidad y en las que se enmarcan los
proyectos de carácter científico y/o tecnológico que desarrollan los docentes
investigadores.
Las l Jornadas de Ciencia Y Tecnología del Instituto tuvieron entre sus objetivos
brindar un espacio para la comunicación científica, convocando para ello a nuestros
docentes investigadores, pero también abriéndonos y sumando a investigadores de otras
instituciones universitarias y centros de investigación. Este evento posibilitó exponer
nuestros logros en lo que a investigación científica se refiere y también recibir los
aportes de investigadores externos, provenientes de reconocidas instituciones que se
sumaron generosamente a nuestro esfuerzo.
El Acto de Apertura, que se llevó a cabo el jueves 26 de agosto en la Escuela de
Guerra Naval, contó con la presencia de autoridades representantes de algunas de las
siguientes instituciones:
Armada Argentina: Sr. Jefe del Estado Mayor General de la Armada, Almirante Jorge
Omar Godoy
Ministerio de Defensa: Sra. Subsecretaria de Ciencia y Tecnología, Dra. Mirta Iriondo.
Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva: Sr. Secretario de
Articulación Científico Tecnológica, Dr. Alejandro Ceccatto.
114
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
Ministerio de Educación: Sr. Coordinador del Programa para la Promoción de la
Universidad Argentina (PPUA), Dr. José Landi.
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET): Sr.
Vicepresidente de Asuntos Tecnológicos, Dr. Faustino Siñeriz.
Comisión Nacional de Evaluación y Acreditación Universitaria (CONEAU): Sr.
Miembro de la Comisión, Dr. René Nicoletti.
Centro de Investigación en Tecnología de Pinturas (CIDEPINT) dependiente de la
Comisión de Investigaciones Científicas (CIC), Sr. Representante, Dr. Ing. Walter Egli.
Instituto de Educación Superior del Ejército: Sr. Vicerrector, Cnl. Juan Luis
Pasqualini, Sr Secretario de Investigación, Cnl. Alejandro Mella Abal y Sr. Secretario
de Investigación de la Escuela Superior Técnica, Cnl. Hilario Aguirre.
Instituto Universitario Aeronáutico, Sr Secretario de Ciencia y Técnica, Ing. Víctor
Torregiani.
Instituto Universitario de Seguridad Marítima: Sr Rector, PG (RE) Osvaldo D.
Tourn.
Facultad de Informática de la Universidad de Morón, Sr Decano, Ing. Hugo
Padovani.
Instituciones Auspiciantes (por orden alfabético):
Instituto de Ciencias Políticas y Relaciones Internacionales de la Universidad Católica
Argentina.
Instituto de Enseñanza Superior del Ejército.
Instituto Tecnológico de Buenos Aires.
Instituto Universitario Aeronáutico.
Facultad de Ciencias Físico Matemáticas e Ingeniería de la Universidad Católica
Argentina.
Universidad FASTA.
Universidad Nacional de Cuyo.
Universidad Nacional de La Plata.
Universidad Tecnológica Nacional, Regional Bahía Blanca.
Secretaría de Cultura de la Presidencia de la Nación.
115
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
Publicaciones
Los trabajos presentados en las Jornadas se encuentran publicados en CD- ROM
como también en formato Web. Se puede acceder a ellos a través de la siguiente
página: http://www.ara.mil.ar/ o bien desde: http://www.ara.mil.ar/pag.asp?idItem=418
Las presentaciones en formato PDF, tal como fueron presentadas por los
expositores
durante el transcurso de las Jornadas, se encuentran disponibles en:
http://www.inun.edu.ar/menues/Jornadas/cronograma.htm
Agradecimientos
El Instituto Universitario Naval agradece el desinteresado apoyo logístico a
Microsoft Argentina y al Banco Patagonia.
Galería de Fotos
ƒ
Conferencia Inaugural
La imagen corresponde a la Conferencia Inaugural a cargo del Dr. Pablo Schulz, Director del
Departamento de Investigación de la Escuela de Oficiales de la Armada (ESOA), en el Acto de Apertura
de las I Jornadas de Ciencia y Tecnología del Instituto Universitario Naval.
116
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
ƒ
Palabras de bienvenida a cargo de autoridades
De derecha a izquierda: Sr. Jefe del Estado Mayor General de la Armada, Almirante Jorge Omar Godoy y
Sr. Rector del Instituto Universitario Naval (INUN), CL VGM Mg. Álvaro José Martínez.
ƒ
Autoridades y docentes investigadores (INUN-ESOA) en la Exposición de
Posters.
De Izquierda a derecha: CN Hugo Vives, Director de la ESOA, CL VGM Álvaro Martínez, Rector del
INUN, Dr. José Luis Rodríguez, docente e investigador, Dr. Pablo Schulz, docente, investigador y
Director del Depto. de Investigación y CF Raúl Mantulak, Jefe de Investigación.
117
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
ƒ
Docentes investigadores de la Escuela Naval Miltar (ESNM)
De izquierda a derecha: Dr. Osvaldo Trabochi, Lic. Lea Bourimborde y Dr. Jorge Reyna Almandos,
Director del Proyecto: Estudio y Análisis de la Contaminación ambiental mediante técnicas físicas y
químicas.
LISTADO DE TRABAJOS PRESENTADOS POR LOS DOCENTES
INVESTIGADORES DEL INSTITUTO UNIVERSITARIO NAVAL
PONENCIAS y POSTERS
Área temática: Oceanografía
ƒ
Los frentes oceánicos altamente productivos de la plataforma argentina.
Dra. Silvia Romero.
Escuela de Ciencias del Mar.
ƒ
Dos métodos complementarios para la caracterización de alineaciones magnéticas
en el margen continental argentino.
Ing. Daniel Abraham.
Escuela de Ciencias del Mar.
118
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
ƒ
Un modelo del campo de gravedad de la tierra
Ing. Raúl Días.
Escuela de Ciencias del Mar.
ƒ
Creación de un sistema de información geográfica de datos físico-químicos del
océano. (Poster)
Víctor Hugo Catacata, Dra. Silvia Romero.
Escuela de Ciencias del Mar.
Área temática: Intereses marítimos. (Derecho del mar)
ƒ
Derecho del Mar y responsabilidad por contaminación marina.
Abogado Julio César Villano.
Escuela de Guerra Naval
ƒ
Revisitando el derecho de visita.
Abogado Enrique Aramburu.
Escuela Nacional de Náutica.
Área temática: Tecnología y protección medio ambiental
ƒ
Materiales para eliminación de derrames de petróleo: uso de polibutadieno
fosforado.
Dr. Pablo Schulz, Dr. José Luis Rodríguez.
Escuela de Oficiales de la Armada
ƒ
Estudio y análisis de la contaminación mediante técnicas físicas y químicas.
(Poster)
Dr. Jorge Reyna Almandos; Lic. Lea Bourimborde; Dr. Osvaldo Trabocchi.
Escuela Naval Militar
Área temática: Tecnología y producción de energías alternativas
ƒ
Mantenimiento predictivo de turbinas eólicas.
Dr. Ing. Horacio di Prátula; Ing. Alberto Russin.
Escuela de Oficiales de la Armada
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I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
Área temática: Desarrollo de software y Sistemas de Simulación para
adiestramiento y toma de decisiones en distintos niveles
ƒ
Simulador de Juegos de Guerra JÚPITER
CN Lic. Claudio Pérez Ortigueira ; CF Ing. Rosana Triulzi
Escuela de Guerra Naval
ƒ
La Matriz de Insumo-Producto de la Base Naval Puerto Belgrano. Aspectos
metodológicos
Lic. Rodolfo Romanelli; Lic. Valeria Scherger
Escuela de Oficiales de la Armada
SÍNTESIS DE ALGUNOS DE LOS TRABAJOS PRESENTADOS
PONENCIAS
Los frentes oceánicos altamente productivos de la plataforma argentina.
Dra. Silvia Romero. Escuela de Ciencias del Mar.
Aproximadamente al Sur de 40°S, el Atlántico Sudoccidental presenta una
plataforma continental ancha denominada Plataforma Patagónica. La región es parte de
uno de los grandes ecosistemas marinos del globo que da lugar a una comunidad de
especies extraordinariamente rica y diversa, atraída por altas concentraciones de
plancton. El frente del talud es un frente físico caracterizado por gradientes de
temperatura y salinidad moderados que constituye la transición entre aguas de
plataforma y de la Corriente de Malvinas. Análisis de datos in situ de verano sugirieron
por primera vez la existencia de "parches" de alta concentración de clorofila-a al oeste
del núcleo de la Corriente de Malvinas, y valores menores en invierno [Brandhorst and
Castello, 1971]. Datos del sensor Coastal Zone Color Scanner (CZCS) revelaron más
tarde que la región de altas concentraciones de clorofila-a forma durante la primavera y
el verano una banda meridional casi continua cercana al quiebre del talud [ Podesta,
1988, 1997; Longhurst, 1998]. Negri et al. (1992) relacionaron altas concentraciones de
clorofila-a (16 mg/m3) observadas en la plataforma exterior con florecimientos
inusuales de dinoflagelados. Brown y Podestá (1997) propusieron que los "parches" de
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I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
alta reflectancia observados en aguas superficiales de la plataforma y fuera de ella
correspondían a florecimientos del cocolitofórido Emiliania huxleyi. El ecosistema
propio de la región del talud es de suma relevancia en el ciclo de vida de varias especies
económicamente importantes [Podesta, 1988; Bertolotti et al., 1996; Sanchez and
Ciechomski, 1995; Rodhouse et al., 2001; Acha et al., 2004; Bogazzi et al., 2005].
En la Patagonia Austral, los florecimientos de fitoplancton de verano-otoño
ocurren hacia el este (offshore) de regiones frontales cercanas a la costa que a su vez
limitan zonas de alta captura de CO2 de la atmósfera, es decir zonas de fuertes flujos de
CO2 desde la atmósfera hacia el océano [Bianchi et al., 2005]. La estratificación vertical
juega un rol clave en la determinación de estos flujos. Varios estudios sugieren que la
clorofila satelital presenta fuerte variabilidad en plataforma Patagónica comparada con
otras regiones oceánicas. Es aún pobre el conocimiento sobre la estructura de la
distribución de la clorofila-a, sus variaciones estacionales y de escalas temporales más
largas, como también sobre los mecanismos de enriquecimiento de nutrientes que
mantienen estos ecosistemas. Sin embargo, en los últimos tiempos y con el
advenimiento de los sensores satelitales de color del océano, el Atlántico Sudoccidental
está siendo el foco de atención de numerosos trabajos científicos de envergadura.
El propósito de este trabajo es describir la variabilidad estacional a interanual
sobre la Plataforma Patagónica y el talud en el Atlántico Sudoccidental en base a 7 años
(1998 - 2004) de datos de color del océano del sensor Sea-Viewing Wide Field-of-View
Sensor
(SeaWiFS,
http://oceancolor.gsfc.nasa.gov/SeaWiFS/BACKGROUND/),
identificar regiones de alta concentración de clorofila-a en la plataforma y el talud del
Atlántico Sudoccidental y analizar su relación con la estructura termohalina obtenida en
base a datos históricos de campañas oceanográficas.
Dos métodos complementarios para la caracterización de alineaciones magnéticas
en el margen continental argentino.
Ing. Daniel Abraham. Escuela de Ciencias del Mar.
Los modelos de apertura del océano Atlántico Sur están basados en el cálculo de
rotaciones de las placas tectónicas alrededor de los denominados polos de Euler. Su
determinación se basa en evidencias geológicas basadas en la magnetometría y la
gravimetría.
121
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
La teoría de la tectónica de placas predice la creación continua de corteza. Esto
ocurre cuando dos placas divergen en las dorsales centro oceánicas. El material
magmático fundido es extruido desde la dorsal y arrojado hacia ambas placas
solidificando casi inmediatamente.
El elevado contenido de hierro del material extruido hace que cuando se
solidifique y adquiera una
temperatura menor que la de Curie, quede con una
magnetización termo-remanente paralela al campo magnético de la época. Este
mecanismo permite que alineaciones de material solidificado y magnetizado en una
misma época estén sobre las dos placas a ambos lados de la dorsal. Estos lineamientos
isócronos así formados son las llamadas anomalías magnéticas de expansión de fondo
oceánico. Los centros de expansión son los lugares donde se crea nueva corteza
oceánica al separarse las placas.
En este trabajo mostraremos dos métodos que ayudan a identificar los
lineamientos magnéticos característicos de la corteza oceánica en la zona del margen
continental argentino, comprendida aproximadamente entre 35º S y 48º S. Uno de los
métodos se basa en calcular la curvatura de las anomalías magnéticas y superponerla a
modo de máscara semitransparente sobre las anomalías. El otro consiste en realizar un
modelo con ecuaciones diferenciales para generar la respuesta magnética de cuerpos
adyacentes con magnetización remanente y polaridad alternada.
Un modelo del campo de gravedad de la tierra
Ing. Raúl Días. Escuela de Ciencias del Mar.
En el estado actual de desarrollo de la Ciencia, la Gravedad, con el
electromagnetismo, la acción débil y la acción fuerte, constituyen las fuerzas que dan
cuenta del mundo físico. La Ley Universal de Gravitación, postulada por Newton en el
siglo XVIII expresa, en su forma actual: F = F = G
m1m2
; en la cual: F = fuerza de
r2
atracción actuante entre las masas m1 y m2, separadas de la distancia r; G = Constante
universal de gravitación = 6,67 . 10-11 N.m2.kg-2. El campo gravitacional se define en
función de la fuerza actuante en cada punto sobre la unidad de masa, de modo que la
intensidad del campo generado por una masa puntual unitaria “m” en un punto a la
distancia “r”, viene dada por la expresión:
122
g =G
m
[Nkg-1]; ó más frecuentemente
2
r
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
[m.seg-2]. En una Tierra perfectamente esférica de densidad uniforme, estática en el
espacio, g resultaría constante sobre la totalidad de su superficie. Para cualquier desvío
respecto de la esfera (R variable), o para variaciones locales de la densidades
(anomalías), g también varía. La Tierra de densidad uniforme, tampoco sería una
esfera sino un esferoide, vale decir una esfera achatada en los polos como resultado de
la rotación, con g mayor en los polos que en el Ecuador, siendo la fuerza gravitacional
neta la resultante de la combinación de las acciones de la atracción de masa y la
aceleración centrífuga.
El presente trabajo, sin pretensiones de originalidad, se propone exponer muy
sintéticamente y utilizando recursos analíticos más o menos simples, el procedimiento
de desarrollo de un modelo matemático del Campo de Gravedad Terrestre, que aún
cuando se halla descrito en múltiples textos y publicaciones suele presentarse inmerso
en un contexto de complejidad matemática que suele resultar penosamente accesible a
quienes, interesándose en la herramienta de análisis, no pretenden internarse en sus
laberintos.
Materiales para eliminación de derrames de petróleo: uso de polibutadieno
fosforado.
Dr. Pablo Schulz, Dr. José Luis Rodríguez. Escuela de Oficiales de la Armada
Actualmente, se utilizan varias técnicas para recuperar petróleo ante un derrame,
como uso de colectores y emulsificantes. Estos últimos presentan propiedades agresivas
al ambiente, causando varios problemas a la fauna acuática, incluso su muerte.
Las
branquias de los peces pueden ser severamente dañadas, causando muerte por asfixia,
aún en agua saturada de oxígeno. Los surfactantes pueden también alterar el
metabolismo de las plantas.
En nuestra investigación, hemos caracterizado un polímero anfifílico que posee un
potencial como colector de petróleo. Puesto que el material permanece sobre la
superficie del agua, es de suponer que el daño a los microorganismos acuáticos,
animales y plantas será mucho menor que el producido por el empleo de emulsificantes
que se disuelvan en agua. Actualmente estamos realizando modificaciones estructurales
al polímero para optimizar el grado de recuperación del hidrocarburo.
123
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
Simulador de Juegos de Guerra JÚPITER
CN Lic. Claudio Pérez Ortigueira; CF Ing. Rosana Triulzi . Escuela de Guerra Naval
El Simulador “Júpiter” se ha constituido en una herramienta fundamental para la
formación de los futuros Comandantes navales y de los Oficiales de Estado Mayor,
básicamente para el desarrollo de capacidades normalizadas en el proceso de toma de
decisiones en situaciones complejas, bajo condiciones de gran incertidumbre.
El Simulador provee un soporte informático que permite dirigir un ejercicio,
disponiendo de un escenario virtual para simular escenarios de incertidumbre y/o alta
densidad de información, representando distintas organizaciones y/o diferentes niveles
de una misma organización, y, en simultáneo, desarrollar/evaluar procesos de toma de
decisiones en situaciones de crisis tanto para la formación de los futuros directores
(formación de instructores) como de los alumnos, ya sea en el ámbito militar,
gubernamental y/o empresarial. Bajo este concepto, el manejo del liderazgo, la moral
del grupo, la motivación, el entrenamiento y la disciplina resultan factores clave.
El sustento teórico-práctico que brindan los casos de estudio y los ejercicios
generan el marco adecuado para enfrentar crisis con la confianza que deviene de la
formación adquirida.
Dentro del marco académico, este simulador permite la evaluación en aquellas
aptitudes tales como:
•
Capacidad de liderazgo.
•
Capacidad para adoptar decisiones correctas.
•
Capacidades de comunicación.
•
Capacidad para trabajar en equipo.
•
Capacidad para articular consensos.
•
Capacidad para evaluar información y emplear aquella que resulte relevante.
Algunos de los juegos realizados han sido propios de los cursos regulares;
conjuntos: con Ejército y Fuerza Aérea Argentina; combinados, con Armadas de otros
países: bilateral Argentina y Chile; trilateral, Argentina, Brasil y Uruguay; hexalateral,
Argentina, Brasil, Canadá, Chile, Perú, Estados Unidos; interamericano (por internet);
con organismos gubernamentales; con institutos y universidades; con empresas.
Sin embargo, la contribución que realiza la Unidad Académica no se agota en el
servicio de las necesidades de formación intramuros, sino que pretende extender las
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I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
facilidades que brinda el Simulador a la comunidad en general, a través de convenios
con universidades de gestión pública o privada, instituciones y organismos del Estado
Nacional.
La Escuela de Guerra Naval es pionera en la transferencia de su experiencia en el
sistema de pensamiento estratégico, en el de su desarrollo de simulación y en
conocimientos relativos a la gestión logística. Es sede permanente de varios ejercicios
de manejo de crisis de los que participan alumnos, docentes, profesionales y
personalidades de instituciones universitarias de gestión pública y privada, otras Fuerzas
Armadas de las Nación, de la región y del continente, institutos de formación del
Servicio Exterior de la Nación, Escuela de Defensa Nacional y funcionarios de diversos
organismos del gobierno nacional.
La Matriz de Insumo-Producto de la Base Naval Puerto Belgrano. Aspectos
metodológicos
Lic. Rodolfo Romanelli; Lic. Valeria Scherger. Escuela de Oficiales de la Armada
La Base Naval Puerto Belgrano constituye en sí misma una región con relaciones
económicas tanto internas como externas, a través de las distintas unidades que la
componen. Por lo tanto, el desenvolvimiento económico, sus interrelaciones y los
servicios que prestan al exterior (a otras unidades de la Armada o a terceros) son
pasibles de ser medidos, y sus cambios, evaluados. En este sentido, la Matriz de Insumo
Producto aparece como una herramienta idónea para esta tarea.
El modelo de insumo producto fue desarrollado en la década del ‘30 por Wassily
Leontief, quien culminó con la publicación en 1941, de las matrices de insumo-producto
de los Estados Unidos para los años 1919 y 1929.
Desde ese momento, diversos países comenzaron a elaborar los cuadros de
insumo producto. En el caso de la Argentina, las tablas fueron confeccionadas para el
año 1950, con la intervención de la Comisión Económica para América Latina
(CEPAL), y para los años 1953, 1963 y 1973, con la intervención del Banco Central de
la República Argentina (BCRA).
Trascurrió un largo período hasta que el Gobierno Nacional, en 1997, declaró de
interés nacional la elaboración de una Matriz de Insumo Producto. La tarea dio por
resultado la estimación de la Matriz de Insumo Producto (MIP) con base 1997, dada a
conocer en el año 2000.
125
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
Dentro de su aplicación en el campo regional, se han elaborado Matrices de
Insumo Producto en algunas provincias, como son el caso de la Provincia de Salta
(1999) y más recientemente la Provincia de Neuquén (2004). El presente trabajo, de
carácter introductorio, se inscribe dentro de las aplicaciones en ese nivel.
El objetivo de este trabajo es caracterizar y establecer las condiciones para la
estimación de la Matriz de Insumo Producto para la Base Naval Puerto Belgrano
(BNPB).
Dentro de las aplicaciones y resultados esperados, la Matriz de Insumo producto
posibilitaría:
Simular impactos agregados o por componentes de cambios en los costos de
insumos.
Evaluar los efectos, tanto sectoriales como globales, de cambios en la demanda
final para los destinos localizados en la BNPB (ej. incremento en la matrícula de
alumnos del sector educativo, mayor actividad o ejercitaciones de la Flota de Mar, etc.).
Estimar el impacto que la BNPB tiene sobre el origen de las importaciones, como
el caso de las ciudades de Punta Alta y Bahía Blanca, que son los centros de
abastecimiento de muchos bienes y servicios que la actividad de la Base Naval requiere.
Estimar el impacto ocupacional y de actividad de los alumnos de las escuelas que
residen temporariamente en la zona de influencia de la BNPB
A través de las matrices de impacto es posible estimar cambios en el nivel de
empleo. Siendo la nómina salarial uno de los componentes importantes en los
presupuestos, los cambios salariales, a su vez, producen impactos sustanciales en los
presupuestos, que pueden ser fácilmente estimados con la ayuda de la MIP.
Como combinación de las anteriores aplicaciones, la MIP constituye una
herramienta básica para el planeamiento económico y presupuestario de las autoridades
de la BNPB y jefaturas de sus destinos componentes.
El presente proyecto continúa con la fase de estimar un modelo a escala de
cuatro sectores, tarea que se encuentra en pleno desarrollo.
126
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
Mantenimiento predictivo de turbinas eólicas.
Dr. Ing. Horacio di Prátula; Ing. Alberto Russin. Escuela de Oficiales de la Armada
Introducción
El Grupo de Estudio Sobre Energías (GESE) de la UTN-FRBB efectúa estudios
de la energía eólica y su aplicación, considerando tanto grandes parques como sistemas
aislados. El proyecto de investigación en marcha contempla la optimización de la
energía eólica con el vector hidrógeno, participando el Dr. Alfredo Juan de la
Universidad Nacional del Sur. Al mismo tiempo, dos integrantes del GESE el Dr. di
Prátula y el Ing. Russin se encuentran investigando el tema de mantenimiento predictivo
(diagnóstico de fallas en máquinas eléctricas) en un proyecto de investigación del GESE
y en la ESOA (INUN).
Ambos temas confluyen en este trabajo que se extenderá teórica y
experimentalmente en el análisis del diagnóstico de fallas en las turbinas eólicas. La
energía eólica presenta características que permiten suponer un desarrollo importante en
nuestro país.
Esto es porque los recursos eólicos en diferentes lugares geográficos existen y
presentan un buen factor de capacidad. Si bien los requerimientos en redes eléctricas
deben ser mejorados, el futuro de este sistema de generación de energía será importante
y, por lo tanto, se considera trascendental analizar los métodos de diagnóstico de fallas
considerando además las particularidades propias de nuestro país y de cada tipo de
generador eólico. El objetivo del trabajo es determinar los métodos de diagnosis a
utilizar en las turbinas eólicas para diagnosticar fallas optimizando la elección del
mismo en relación a la generación eólica en nuestro territorio. Se analiza la necesidad
de monitoreo y elección del mantenimiento adecuado, considerando los posibles
dispositivos a usar (grúas, desmonte, etc.) y requerimientos para su aplicación con
suficiente antelación como para prever las contingencias del mismo.
Se analiza la aplicación de monitoreo y diferentes tipos de mantenimiento
considerando la importancia de cada subconjunto de la turbina eólica frente a los costos
de aplicación y lucro cesante que derivan de su aplicación. En este sentido, además de
los clásicos sistemas de medición de vibraciones y análisis de las frecuencias, análisis
espectral de corriente para la determinación de fallas en máquinas eléctricas, se propone
127
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
la medición de campos magnéticos de dispersión en máquinas eléctricas lo que permite
diagnosticar todas las fallas en la máquina eléctrica.
Desarrollo
Las energías renovables se obtienen de fuentes naturales y se consideran
inagotables, básicamente pueden mencionarse siete[1] :
De las energías renovables, la energía eólica ha mostrado un avance a nivel
mundial que no solo obedece al interés por disminuir la contaminación sino también a la
necesidad de diversificar la matriz energética dominada excesivamente por los
combustibles fósiles, cuyo ciclo de agotamiento se avizora con suficiente anticipación
como para tomar medidas sobre su excesivo consumo.
Los avances tecnológicos han abaratado y aumentado la eficacia de los
aerogeneradores, y las condiciones de venta de energía producida a la red son cada vez
mejores. Los aspectos tecnológicos han mostrado una evolución tal que en una década
han variado las potencias y las dimensiones así como el tipo de generador y los
elementos electrónicos incorporados han contribuido a una mejor relación entre la red
eléctrica y el turbo generador.
Estos elementos, así como la utilización de control de palas (pitch) de las
turbinas eólicas y el mayor uso de este tipo de generación (en Europa, especialmente) en
instalaciones en el mar, han motivado un importante cambio en materia de diagnóstico
de fallas y mantenimiento con monitoreo permanente [2]. En nuestro país la instalación
de parques eólicos se realiza fundamentalmente en tierra, dado que se cuenta con
territorio suficiente y no se justifica la instalación marítima. Ello es así si se considera
[1]
[2]
ANDRAWUS, J.A., 2008.
SERRA, F., CATUOGNO G., DE ANGELO, C., BOSSIO, G., 2008.
128
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
que el costo es mucho mayor que el de instalación terrestre. Las instalaciones terrestres
presentan un costo de operación y mantenimiento despreciable frente al requerido por el
parque eólico en el mar (30% del valor de la energía) [3] [4].
Sin embargo, considerando las diferencias tecnológicas existentes entre nuestro
país y aquellos avanzados en la instalación de este tipo de energía, esa diferencia se
reducirá en función del uso de grúas para desmontar piezas importantes en caso de daño
por falla. Debe considerarse que la aplicación de métodos de diagnóstico de fallas y el
mantenimiento in situ no representa problemas en la Argentina, ya que se cuenta con el
material humano capacitado y es posible la incorporación de equipos de diagnóstico.
Estos aspectos dan importancia al diagnóstico predictivo para realizar el mantenimiento
evitando la falla y el posible uso de equipo pesado (grúas). El diagnóstico predictivo se
basa fundamentalmente en los siguientes ensayos:
Es importante reconocer la incidencia de cada componente de la turbina en la
estadística de fallas con el fin de establecer los métodos de diagnóstico que se
implementarán y la conveniencia de un mantenimiento de diagnóstico on-line (a
distancia y en tiempo real) con sensores [5]. La siguiente figura muestra la proporción de
incidencia de fallas en cada componente para un aerogenerador con caja de engranajes.
[3]
VERBRUGGEN, T.W., 2007.
INFIELD, D, 2007.
[5]
AMIRAT, Y., BENBOUZID, M.E.H., et al, 2007.
[4]
129
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
frenos de aire
3% frenos
Palas
5%
árbol y rodamientos
2%
Mecanismos de control
2%
3%
Acoplamiento, góndola,
fundación, torre
0%
Otros
30%
Red eléctrica
5%
Sistema hidráulico
5%
Generador
5%
Turbina completa
7%
Sistema de control
13%
Virador de góndola
8%
Caja de engranajes
12%
El objetivo del diagnóstico predictivo sería evitar el costo de la reparación y el
desarme con la utilización de grúas y movimiento de componentes de la turbina de
importante peso o tamaño. Relacionado con la consideración dada en el párrafo anterior
es importante poner atención a los siguientes subsistemas y la incidencia de fallas sobre
la turbina eólica (total ∼ 29% en Dinamarca):
•
Generador (5%) y red eléctrica (5%)
•
Caja de engranajes (12%)
•
Palas (5%)
•
Árbol y rodamiento (2%)
La incidencia de la caja de engranajes se evitaría en el caso de turbinas con
generación directa y generadores sincrónicos o de inducción de doble bobinado, sin
embargo la máquina de inducción jaula de ardilla, que requiere caja de engranajes,
presenta menos condiciones de falla. Los aerogeneradores actuales poseen sistemas de
control con mayor complejidad ya que actúan sobre las palas y los generadores en uso
(sincrónicos con excitación ó imanes permanentes, máquinas de inducción con doble
bobinado, etc) requieren equipos onduladores y/o rectificadores controlados para la
excitación. Es importante destacar que las fallas en el generador se dividen según su
porcentaje de incidencia en: aislación 34%, rodamientos 41%, rotor 9% y otras 14%.
El costo del rodamiento es bajo y su recambio es rápido con reducido lucro
cesante, pero el costo de una reparación eléctrica es elevado y con alto lucro cesante, sin
considerar el hecho de que en ambas fallas el generador debe desmontarse y bajarse
para su reparación. Estos aspectos económicos deben evaluarse para prestar atención al
diagnóstico por fallas eléctricas y rodamientos de las máquinas eléctricas.
130
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
En una comparación entre generadores de 600 kW y generadores de mayor porte
(1.5 Mw) de concepción más moderna pero de menor población la referencia muestra
las siguientes estadísticas [6]:
Este gráfico compara los porcentajes de falla por turbina por año entre turbinas
eólicas con palas fijas (stall control) y máquina eléctrica con cajas de engranajes con
turbinas eólicas con control de palas y generador directo sin caja de engranaje. Los
generadores que se instalarán en nuestro país serán con control de palas y generación
directa ó indirecta mientras que los generadores que fueron instalados son en su mayoría
con generación indirecta y palas fijas (stall control). Puede destacarse que el sistema de
control de palas (19.13%) tiene mayor incidencia de fallas que la caja de engranajes
(18.44%), pero las palas muestran mayor cantidad de fallas en las palas fijas (20.9%)
que en las palas controladas (3.48%).
Al mismo tiempo, el sistema eléctrico muestra mayor incidencia en los directos
(20%) que en los indirectos (11.48%) como también los sensores (12.17% a 1.28%). De
estas estadísticas puede destacarse que producirán menos lucro cesante las fallas en el
control de palas que en las cajas de engranajes y destacar como grave las fallas en las
palas. Sin embargo, es muy importante destacar también que las fallas de generadores
directo (8.7%) con respecto al indirecto (4.10%) es muy delicado, considerando el
tamaño de los generadores directos (generadores multipolo) frente a los generadores
indirectos (generalmente de 4 polos) para desmontar y reparar.
Es primordial tomar en cuenta aspectos locales en la decisión de adoptar el
monitoreo de subsistemas de la turbina eólica, al mismo tiempo que debe elegirse bien
el tipo de diagnóstico y el subsistema a evaluar. El buen resultado de la decisión se
obtendrá con un análisis adecuado de costos, estadísticas de falla, métodos de
[6]
TAVNER, P., J., et al, 2006.
131
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
diagnóstico, sistema de monitoreo y finalmente introducir en la ecuación de decisión
aspectos locales que influirán en los procedimientos de mantenimiento. Por ejemplo, un
cambio de rodamientos en el generador de una turbina eólica de palas fijas con caja de
engranajes (máquina de inducción – 4 polos – 2 Ton de peso aproximadamente)
presenta mayor costo en montaje y desmontaje (alquiler de la grúa) que el costo de la
reparación; en cambio, una falla eléctrica en el generador demanda un costo superior al
de montaje y desmontaje con un lucro cesante mayor.
El caso de piezas importadas y mayor tamaño (palas, rotor, caja de engranajes,
sistema de control de palas, etc.) presentaría un lucro cesante importante por el tiempo
demandado en su reposición (lucro cesante) así como en el caso de los subsistemas de
gran peso el montaje y desmontaje y transporte. También debe tomarse en cuenta que la
salida de servicio de un transformador de conexión (mucho mas grave es el
transformador de subestación) presentará un importante lucro cesante o un stock
(parque grande) inactivo costoso.
Conclusiones
Debe evaluarse cuidadosamente la decisión del monitoreo, a que subsistema
debe hacerse y que ventajas otorgará. Al mismo tiempo, justipreciar a qué subsistemas
debe efectuarse un diagnóstico predictivo on-line y cuál puede realizarse
periódicamente como está estipulado en los sistemas de mantenimiento preventivo.
Los subsistemas que requieren mayor atención son: el sistema de generación,
caja de engranajes, palas y transformador de salida. No debe descartarse el sistema de
control de palas y los equipos electrónicos de conexión a red eléctrica o excitación
(según el tipo de máquina generadora adoptada) considerando los repuestos que se
requieren en caso de falla de los mismos. Es importante elegir entre mantenimiento
correctivo, preventivo y predictivo, y la necesidad de monitoreo o no, versus costos de
la aplicación de los métodos y daños a la turbina eólica, considerando también el lucro
cesante y los equipos a utilizar en caso de falla.
La falla eléctrica en un generador es de mayor lucro cesante y costo que el
recambio de rodamientos por ejemplo, por lo que se hace necesario el mantenimiento
predictivo para las fallas eléctricas pero podría implementarse el mantenimiento
preventivo para los rodamientos. Aunque destacamos como importante que desmontar y
montar el generador para la reparación o el recambio de cojinetes es igual de costoso.
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I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
El mismo problema sería la reparación (montaje y desmontaje) de la caja de
engranajes. Sin embargo, también lo sería un daño en generador directo sin caja de
engranajes. El caso de la pala de por sí una falla de gran riesgo para la turbina y, por lo
tanto, el diagnóstico predictivo es una necesidad. Es importante establecer revisión
permanente en los subsistemas con la factibilidad de incrementar el seguimiento con
sensores y llegar al monitoreo en caso de considerarlo importante. Como pauta final
consideramos que la estadística de fallas requiere de una revisión, dado que en nuestro
país se han detectado problemas de palas, caja de engranaje y generadores, siendo la
falla en el sistema de conexión (transformadores) menor.
Deben analizarse los vientos y su turbulencia (palas, rotor y caja de engranaje).
Esto nos lleva a que en nuestro país deben considerarse las zonas de generación, ya que
en algunos lugares (sur del país) el viento es óptimo pero también requiere de mayor
robustez de los equipos mientras que en el sur y costa bonaerense es de menor caudal
pero menor turbulento.
Por lo tanto, el estudio de vientos también es importante para recabar
información orientadora hacia la posible falla del equipo.
Bibliografía
-AMIRAT, Y. ; BENBOUZID, M.E.H, et al. "Condition Monitoring and ault Diagnosis
in Wind nergy onversion Sstemis: A Reviewi". Electric Machines & Drives Conference,
2007. IEMDC '07. IEEE International.
-ANDRAWUS, JESSE A. Thesis for the degree of Doctor of Philosophy The Robert
Gordon "Maintenance optimisation for Wind Turbines". University Scotland, UK: a
Scottish charity, registration No. SCO13781 April 2008.
-INFIELD, DAVID. "Condition Monitoring of Wind Turbines" CREST Loughborough
University
-SERRA, F.; CATUOGNO, G.; DE ANGELO, C.; BOSSIO, G. "Sistemas de
Monitoreo de condición en turbinas eólicas". ASADES Vol. 12, Buenos Aires, 2008.
-TAVNER, P., J., et al. "Machine and Converter Reliabilities in Wind Turbines" IEE
2º International Conference on Power Electronics, Machine & Drives Dublin
aprinl/2006.
-VERBRUGGEN, T. W. "Wind
Turbine Operation &
Condition Monitoring WT-Ω" Final report, 2007.
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Maintenance based on
I Jornadas de Ciencia y Tecnología…
Posters
En las páginas siguientes se presentan los siguientes posters:
•
Poster 1:
Creación de un sistema de información geográfica de datos físico-químicos del
océano. (Poster)
Víctor Hugo Catacata; Dra. Silvia Romero. Escuela de Ciencias del Mar.
•
Poster 2:
Estudio y análisis de la contaminación mediante técnicas físicas y químicas.
(Poster)
Dr. Jorge Reyna Almandos; Lic. Lea Bourimborde; Dr. Osvaldo Trabocchi. Escuela
Naval Militar
•
Poster 3:
Proyectos de Investigación de la Unidad Académica Escuela de Oficiales de la
Armada. (Poster)
Dr. Pablo Schulz; Dr. José Luis Rodríguez. Escuela de Oficiales de la Armada
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