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TECNOLOGÍAS DIGITALES APLICADAS A LA FORMACIÓN
EN OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE PARQUES
EÓLICOS
DIGITAL TECHNOLOGIES APPLIED TO TRAINING IN OPERATION
AND MAINTENANCE OF WIND FARMS
Priscila Silveira Ebert, Alberto Ceña
1
Recibido: 13/2/2023 y Aceptado: 24/5/2023
ENERLAC. Volumen VII. Número 1. Julio, 2023 (44 - 55)
ISSN: 2602-8042 (impreso) / 2631-2522 (digital)
Foto de Betzy Arosemena de Unsplash.
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OLADE – AUGM
RESUMEN
La industria de la energía eólica se considera
hoy madura y competitiva en costes con otras
fuentes de energía, lo que ha propiciado el
rápido crecimiento de la capacidad instalada
en todo el mundo en la última década. Este
rápido crecimiento ha creado un gran mer-
cado laboral y, en consecuencia, han surgido
grandes oportunidades para que las institucio-
nes educativas impartan formación relacionada
con la energía eólica. El principal objetivo de la
investigación en este campo está relacionado
con la mejora del rendimiento y la prolongación
de la vida útil de las turbinas eólicas mediante
la inversión en estrategias de funcionamiento
y mantenimiento. En este sentido, este artículo
pretende presentar algunas herramientas de for-
mación desarrolladas por el proyecto Windext.
Estas herramientas están enfocadas a apoyar
a centros de enseñanza y empresas del sector
en la formación de personas en operación y
mantenimiento de parques eólicos.
Palabras clave: Energía eólica, formación,
herramientas digitales, Windext, Operación y
mantenimiento.
1 CEO BEPTE Consultores.
España
acena@bepte.com
46
ABSTRACT
The wind energy industry is considered mature
and cost competitive with other sources of energy,
which has enabled a large growth in installed
power worldwide in the last decade. This rapid
growth has created a large job market and
accordingly, great opportunities have arisen for
educational institutions to provide training related
to wind energy. The main focus of research in this
area is related to improving the performance and
extending the life of wind turbines by investing in
operation and maintenance strategies. In this sense,
this paper aims to present some of the training
tools developed by the Windext project. These tools
are focused on supporting education centers and
companies of the sector in the training of people in
operation and maintenance of wind farms.
Keywords: Wind Energy, training, digital tools,
Windext, Operation and maintenance.
INTRODUCCIÓN
En la última década el número de parques
eólicos instalados en el mundo ha crecido
significativamente, sólo en el último año se han
incorporado un total de 93,6 GW de energía
eólica en todo el mundo, de los cuales 86,93 GW
proceden de instalaciones onshore y 6.068 GW
de instalaciones offshore. con lo que la capa-
cidad total instalada alcanza los 837 GW (GWEC,
2021). Uno de los factores que ha motivado
este gran crecimiento han sido los avances tec-
nológicos, con rotores más grandes instalados
a mayor altura y mejores tecnologías de gene-
ración que han aumentado la producción y
reducido los costes.
No obstante, aun con este incremento, los parques
eólicos son muy vulnerables a interrupciones
en su producción. Estas pausas pueden ser
causadas por problemas impredecibles, tales
como restricciones ambientales o limitaciones
en el despacho de energía, o por fallas en los
equipos que conforman el parque eólico (Silva,
Ferrari y Wingerden, 2023).
Aunque la energía eólica se ha convertido en
una fuente de electricidad madura y competitiva
en costes, las pérdidas de producción siguen
siendo un problema en el sector. Esto no solo se
debe a la pérdida de ingresos, sino también a las
causas subyacentes que originan los fallos o a
posibles daños en caso de paradas de emergencia.
Para aumentar el rendimiento de los parques
eólicos y, en consecuencia, su rentabilidad, se in-
vierte cada vez más en estrategias optimizadas
de explotación y mantenimiento (Xia y Zou, 2023).
Además de los retos ya conocidos, como,
por ejemplo, la economía circular de los
componentes, el avance de la tecnología trae
consigo nuevos desafíos y con ellos la necesidad
de un gran número de ingenieros, científicos e
investigadores locales. La creación de empleo
durante la transición energética mundial es un
tema relevante y al que hay que prestar atención
porque el rápido crecimiento de este sector
empuja a cada vez más personas a trabajar en
él y esto requiere formación, habida cuenta
además, el alargamiento de la vida útil de los
activos eólicos.
La educación y la formación desempeñan un
papel vital en el desarrollo de la industria
eólica (Xie, Feng y Qiu, 2013), compleja en toda
la cadena de producción desde la fabricación
hasta la operación de los parques, ubicados
en muchos casos en terrenos complejos y de
climatología complicada. La educación tiene
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varias funciones vitales, entre ellas: promover la
concienciación pública, desarrollar la confianza
de los consumidores, formar al personal de
apoyo técnico, capacitar a los ingenieros y a los
analistas políticos (Jennings, 2009). La formación
puede proporcionar conocimientos estructurales
para que las personas sepan gestionar el recurso
eólico y los equipos en aspectos como el diseño,
la fabricación, el transporte, la instalación,
el funcionamiento y el mantenimiento (Yelda
et al., 2012).
En este contexto, el presente artículo presenta
algunas herramientas didácticas desarrolladas
a partir del proyecto Windext, financiado por el
programa Erasmus+ de la Comisión Europea,
con el fin de formar a futuros profesionales en el
ámbito de la explotación de los parques eólicos. El
proyecto Windext comenzó en 2020 y su principal
objetivo es desarrollar contenidos y definir
técnicas de enseñanza para diferentes grupos
destinatarios, relacionados con temas como, la
prolongación de la vida útil, la reutilización de
componentes y las estrategias de funcionamien-
to y mantenimiento de aerogeneradores.
EL MERCADO Y LAS FUTURAS OPORTUNIDADES
DE LA ENERGÍA EÓLICA
El gran crecimiento de la energía eólica contri-
buye, por un lado, a la generación de energía
renovable y apoya la reducción de las emisiones
de gases de efecto invernadero y, por otro,
contribuye a algunas cuestiones sociales, como
la creación de empleo local (Msigwa, Ighalo e
Yap, 2022).
El estudio desarrollado por (Ram, Aghahosseini
y Breyer , 2020) presenta algunos datos rela-
tivos al número de oportunidades de empleo
generadas por la energía eólica. Los datos
presentan los empleos generados desde 2010
y hacen una proyección hasta 2050. A conti-
nuación, se presentan algunos datos obtenidos
en este estudio.
• Europa: Se espera que la energía eólica
genere alrededor de 400.000 empleos en
2025, principalmente en tierra, y unos
50.000 adicionales en parques eólicos
marinos, con una estimación adicional de
264.000 puestos de trabajo para 2050.
• Eurasia: Con un gran potencial para la
energía eólica, se observa que la mayor
parte de los puestos de trabajo de 2020
a 2030 están asociados al desarrollo de
la energía eólica, creando unos 353.000
empleos en 2025.
• Mena: Se calcula que creará 260.000
empleos hasta 2030.
• África subsahariana: En ese continente
se observa que la energía solar fotovoltaica
será la principal creadora de empleo
durante el periodo de transición, con un
65% del total de puestos de trabajo creados
en 2050. En cuanto a la energía eólica, se
crearán 283.000 empleos hasta 2025.
• SAARC: Sólo la energía eólica generará
504.000 oportunidades en 2030.
• Sudamérica: En 2050 se crearán unos
800.000 empleos en energía eólica.
Desde una perspectiva global, el sector de la
energía experimentará un aumento de alrededor
del 70% más de puestos de trabajo directos
de aquí a 2030, y la creación total de empleo
será 1,5 veces mayor en 2050 en comparación
con 2015. Las fuentes de energía con más
potencial según las proyecciones son la ener-
gía solar fotovoltaica, con una previsión de
22,2 millones de empleos para 2050, seguida por
el almacenamiento en baterías con 4,5 millones
de empleos para la misma fecha, y finalmente
la energía eólica con 1,4 millones de empleos
para 2050, como se ilustra en la Figura 1 (Ram,
Aghahosseini y Breyer, 2020).
48
Figura 1. Creación de puestos de trabajo estimados por fuente de 2015 a 2050
Fuente: (Ram, Aghahosseini y Breyer, 2020)
40.000
35.000
30.000
25.000
20.000
15.000
10.000
5.000
0
2010-15
2015-20
2020-25
2025-30
2030-35
2035-40
2040-45
2045-50
PV Utility-scale
PV Rooftop
Wind onshore
Windoffshore
Hydro
Geothermal
Biomass/Waste
Fossil Coal
Fossil Oil
Fossil Gas
Nuclear
Other generation
Battery Utility-scale
Battery Prosumers
Gas Storage
Other Storage
Transmission
Jobs (in thousands)
Un reciente estudio realizado por el International
Renewable Energy Agency (IRENA) presenta los
10 principales generadores de oportunidades
en el sector eólico: China representa el 44%
de los puestos de trabajo, seguida de Estados
Unidos, Alemania, Reino Unido, India, Brasil,
Dinamarca, España, México y Países Bajos
(IRENA y OIT, 2021). Una de las razones por las
que estos países registran las tasas de empleo
más elevadas está relacionada con la cadena
de suministro. Sólo China alberga el 45% de las
800 empresas fabricantes de componentes para
aerogeneradores de todo el mundo.
Este gran número de puestos de trabajo pone de
manifiesto la necesidad de atención especial al
apartado de seguridad y salud para garantizar
unas condiciones de trabajo confiables, en la parte
de fabricación, pero sobre todo en la operación y
mantenimiento, dadas las condiciones exigentes
de trabajar con tensión, en altura y en condiciones
ambientales exigentes.
Teniendo en cuenta los datos de empleo es
posible observar que la necesidad de formar a los
futuros profesionales del sector y en la práctica ya
se observa una carencia de trabajadores para la
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gestión de los activos eólicos, fundamentalmente
en las tareas de mantenimiento especializado.
HERRAMIENTAS DIGITALES ALIADAS A LA
ENSEÑANZA DE LA ENERGÍA EÓLICA
En los últimos tiempos, ha habido una creciente
discusión acerca de un concepto innovador: la
llamada “Industria 4.0”. La industria 4.0 es una
tendencia global de automación y digitalización
que engloba el uso intensivo de tecnologías
digitales como el internet de las cosas, la
inteligencia artificial y la robótica para hacer
la producción más eficiente, flexible y perso-
nalizada (Bhagwan y Evans, 2023). En lo que
respecta a la educación en energía eólica, la
Industria 4.0 tiene un importante papel que
desempeñar con la incorporación de tecnologías
avanzadas. La llegada de este nuevo concepto
ha provocado cambios en diversos sectores de la
sociedad y los centros de formación deben seguir
el ritmo de estos avances y mantener actualiza-
das sus técnicas para garantizar una formación
más precisa y eficaz (Borges et al., 2019). Sin
embargo, en el sector eólico se ha constatado
que el vínculo entre educación e industria
presenta algunas carencias, dado que la industria
evoluciona mucho más rápido (Fitch-Roy, 2013)
pero también por el progresivo envejecimiento
de las máquinas al extenderse su vida útil.
Otro gran problema es la calidad de la formación
ofrecida, en muchos casos la formación teórica
se aleja de los problemas que se plantean en la
realidad. Para minimizar este problema, se ha
hecho un mayor esfuerzo en el uso de estrategias
de educación en línea y herramientas digitales
que brinden la posibilidad a docentes y estudian-
tes de realizar ejercicios prácticos con la ayuda
de simuladores. Esto permite una comprensión
más profunda de la funcionalidad básica de
los aerogeneradores, el análisis de cargas y los
modos de control de las máquinas.
Otra herramienta destacada es la realidad
virtual, que contribuye a la aproximación entre
el mundo real y el virtual, mediante entornos que
se aproximan a la realidad ante las dificultades
de acceder en muchos casos a la góndola del
aerogenerador.
Proyecto WindEXT
El proyecto comenzó a desarrollarse en 2020
y tiene como grupos de interés instituciones
de formación, fabricantes y proveedores inde-
pendientes de servicios.
El objetivo general es desarrollar un curso de
entrenamiento en el cual se utilicen diferentes
tipos de recursos y técnicas de enseñanza. Estos
recursos están vinculados a temas de gran
importancia en el desempeño posterior de la
actividad profesional, tanto en tierra como en
el mar, a modo de ejemplo: el análisis de las
causas raíz de los fallos, la medida de la dis-
ponibilidad y la pérdida de rentabilidad, el
uso de SCADAs, los modelos de contrato y los
indicadores de rendimiento, como los KPI, el
uso final y el reciclaje de componentes, el diag-
nóstico de averías y las estrategias comerciales.
Con el uso de estas herramientas de libre
acceso, estudiantes, empresas y trabajadores
del área podrán hacer uso de los mismos para
expandir sus conocimientos y desarrollar de
una manera práctica nuevas habilidades que
podrían ser de utilidad en un futuro.
Herramientas digitales desarrolladas por el
proyecto WindEXT
Durante el proyecto se desarrollaron una serie
de contenidos que están disponibles en una
plataforma Moodle. A través de esta plataforma se
puede acceder a las diferentes secciones, módu-
los y herramientas digitales que se presentan a
continuación. Cada uno de ellos desarrollados
para cumplir con ciertos objetivos de aprendizaje
y al mismo tiempo en su conjunto forman un
curso de formación completo.
50
Plataforma Moodle: En la plataforma se integran
diversos contenidos y el acceso a las diferentes
herramientas digitales creadas para reforzar el
conocimiento y el aprendizaje de los usuarios.
La plataforma se divide en cuatro secciones:
introducción a las tecnologías de aerogeneradores,
mantenimiento, repotenciación y extensión de la
vida útil, y herramientas digitales.
Cascade Damage Explorer (CaDWEx): Es un
software que permite el análisis de fallos en
cascada de componentes. A modo de ejemplo,
se han analizado y enumerado los posibles
modos de fallo de una caja de cambios. Es
posible analizar tanto los fallos individuales
como los subsiguientes.
WindEXT Simulation (WExSiM): Este soft-
ware consiste en 5 diferentes escenarios en
los que se deben realizar operaciones tanto
de mantenimiento como de seguridad. Para la
realización de los mismos se hace uso de gafas
de realidad virtual. A su vez, cada práctica
contiene un manual de los pasos a seguir y
se puede acceder a este durante la misma.
Como se puede observar en la Figura 2. Las
5 posibles prácticas a realizar son:
• Mantenimiento y sustitución de una
transmisión de guiñada
• Bloqueo del eje de alta velocidad y
lubricación de las pastillas
• Evacuación del elevador de servicio
• Funcionamiento de la llave dinamo-
métrica hidráulica
• Sustitución de fusibles del armario
de alta tensión
Foto de Artur Zudin de Unsplash.
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Figura 2. Captura de práctica de Elevador.
Fuente: windEXT
WindEXT Laboratory (WExLaB): Mediante
el uso de programas desarrollados en Simu-
link (están compilados no es necesario
disponer de licencias de este software) es
posible aprender los fundamentos teóricos
del diseño, la producción y los costes de los
aerogeneradores. Esta aplicación está dividida
en módulos que permiten analizar distintos
factores como se muestra en la Figura 3.
• Análisis a nivel de sistema: A partir
de esta aplicación se puede calcular la
curva de potencia, los costos CAPEX y
OPEX , el LCOE y el factor de capacidad
de la turbina.
• Análisis modal: Esta aplicación
permite a los usuarios calcular las fre-
cuencias naturales de la pala y la torre
y realizar el diagrama de Campbell.
• Análisis de carga: Utilizando esta
aplicación podemos calcular las cargas
aerodinámicas en las palas de la turbina
y las cargas operativas de las mismas.
• Análisis operacional: Con el uso de
esta aplicación se analiza el rendimien-
to del aerogenerador, pudiendo calcular
algunos parámetros de operación como
lo son el ángulo de inclinación, el par,
la potencia y la deflexión de la punta
de la pala.
52
Figura 3. Ejemplo de aplicación de una de las herramientas de WExLaB
Fuente: windEXT
Input parameters
Input parameters
Outputs
Input parameters
Power rating (kw)
Cut in wind speed (m/s)
Cut out wind speed (m/s)
Blade length (m)
5000
4000
3000
2000
1000
0
0.45
0.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.10
0.05
0.70
0.60
0.50
0.40
0.30
0.20
0.10
0510 15
Wind speed (m/s)
Blade length (m)
Blade length (m)
20 25
200180160140120100806040
200180160140120100806040
Rated wind speed (m/s)
OPEX cost (1000 euro per turbine/year)
Capacity factor
Levelized cost of energy (euro/kWh)
Wind turbine analysis at system level
Capacity factor versus
blade length
Onshore
4
25
11.21
113.5
CAPEX cost (1000 euro per turbine)
5151
0.2627
0.06383
62
Tower height
90
Blade length start (m)
40
Blade length end (m)
200
5000
Calculate power curve
Calculate capacity factor and levelized cost of energy
Power (kw)
LCOE (euro/kWh)CF
Power curveLCOE versus blade length
WindEXT Virtual Reality (WExVir): A
diferencia de WindEXT Simulation, esta
herramienta nos permite adentrarnos en un
aerogenerador con imágenes reales de 360°
utilizando H5P. Durante el recorrido por el
aerogenerador se pueden observar conceptos
y detalles sobre los distintos componentes del
mismo como presentado en la Figura 4.
Invertir en la conexión
entre industria y educación
es el gran reto actual del
sector de las energías
renovables
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Figura 4. Captura de WindEXT Virtual Reality (Nacelle)
Fuente: windEXT
Así como acceder a las diferentes tareas del mantenimiento, fundamentalmente preventivo, pero
también correctivo y predictivo, como se muestra en la guía de herramientas de la figura 5.
Foto de Betzy Arosemena de Unsplash.
54
Figura 5. Guía de herramientas WexViR
Fuente: windEXT
A través de esta herramienta es posible asimilar
mejor los contenidos teóricos utilizando recursos
interactivos.
CONCLUSIONES
La capacidad mundial instalada de energía eólica
crece a un ritmo acelerado cada año, y este cre-
cimiento promueve una serie de beneficios,
como la reducción de las emisiones de CO
2
,
la diversificación de la matriz energética y la
creación de nuevos puestos de trabajo. Sin
embargo, para que la generación de energía sea
eficiente es necesario, entre otras cosas, contar
con profesionales capacitados para resolver
los diferentes problemas relacionados con el
tema. Invertir en la conexión entre industria y
educación es el gran reto actual del sector de
las energías renovables.
En este sentido, este trabajo presentó una ini-
ciativa que busca contribuir a la solución de esta
problemática, con el desarrollo de una plata-
forma de capacitación a través del proyecto
WindEXT. La plataforma cuenta con varios tipos
de contenidos, desde contenidos teóricos hasta
softwares de realidad virtual y con ella es posible
mejorar los conocimientos en el área de opera-
ción y mantenimiento de aerogeneradores. ∎
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AGRADECIMIENTOS
Los autores agradecen la financiación del
proyecto a través del Programa Erasmus + de la
Unión Europea así como a las demás instituciones
implicadas en el desarrollo del proyecto Asocia-
ción Empresarial Eólica (AEE), 8.2 Consulting
AG, Renewable Skills & Consultant GmbH, DP2i,
INESC TEC - Instituto de Engenharia de Sistemas
e Computadores, Tecnologia e Ciencia, TESICNOR,
S.A, Delft University of Technology, Universidad
de Castilla - La Mancha y Universidad de Chipre,
SGS Tecnos SA.
REFERENCIAS
Bhagwan, N. & Evans, M. (2023). A review of industry 4.0
technologies used in the production of energy in China,
Germany, and South Africa, Renewable and Sustainable
Energy Reviews, Volume 173, 113075, ISSN 1364-0321.
Borges, P. R., Moreira, P. A., Lopes, T.L.S., Robert, L. F.
O. y Pena, H. W. A. (2019). Treinamentos utilizando a
realidade aumentada e virtual: comparação da inovação
e tradicionalismo na formação profissional. Revista
Observatorio de la Economía Latinoamericana. En línea
https://www.eumed.net/rev/oel/2019/06/realidade-
aumentada-virtual.html
Fitch-Roy, O., et al. (2013). Workers wanted: The EU wind
energy sector skills gap. 10.13140/RG.2.2.22454.55360.
GWEC (2021). Global Wind Report 2020. Ed. Global Wind
Energy Council (GWEC).
GWO and GWEC (2021), Global Wind Workforce Outlook
2021-2025, Brussels, Frederiksberg and London, June,
https://gwec.net/global-wind-workforce-outlook-2021-2025/
IRENA & ILO (2021), Renewable Energy and Jobs – Annual
Review 2021, International Renewable Energy Agency,
International Labour Organization, Abu Dhabi, Geneva.
Jennings P. (2009). New directions in renewable energy
education. Renewable Energy. Volume 34 (2). 435-439.
Msigwa, G., Ighalo, J. O., Yap, P.S. (2022). Considerations
on environmental, economic, and energy impacts of wind
energy generation: Projections towards sustainability
initiatives, Science of The Total Environment, Volume 849,
157755, ISSN 0048-9697.
Ram, M., Aghahosseini, A., Breyer, C. (2020). Job creation
during the global energy transition towards 100% rene-
wable power system by 2050. Technological Forecasting &
Social Change. Volume 151, 157755, ISSN 0048-9697.
Silva, J. G., Ferrari, R., Jan-Willem van Wingerden, J.W.
(2023).Wind farm control for wake-loss compensation,
thrust balancing and load-limiting of turbines, Renewable
Energy,Volume 203, Pages 421-433, ISSN 0960-1481.
windEXT. Advanced maintenance, lifetime extension and
repowering of wind farms supported by advanced digital.
Disponible en: https://www.windext.com/
Xie, Y. Feng, Y., Qiu, Y. (2013). The present status and
challenges of wind energy education and training in China.
Renewable Energy. Volume 60, Pages 34-41, ISSN 0960-1481.
Xia, J. Zou, G. (2023). Operation and maintenance
optimization of offshore wind farms based on digital twin: A
review, Ocean Engineering, Volume 268, 113322, ISSN 0029-
8018.
Yelda K, Seçil V, Ali K, Mehmet Y. (2012). The levels
of awareness about the renewable energy sources
of university students in Turkey. Renewable Energy.
Volume 44. 174e9.
