Development of a fire simulation system using extended reality technologies for training wind turbine operators

This thesis investigates the use of immersive technologies in industrial safety training, with a focus on the development of a virtual reality (VR) application to simulate fire emergencies during wind turbine maintenance. The primary objective is to improve the preparedness of wind turbine operators by providing a realistic, safe, and repeatable training tool designed to the specific challenges of fire risk during maintenance sessions. The research begins with a review of structured fire risk management strategies, including hazard identification, prevention techniques, and protection systems, with a particular emphasis on wind turbine environments. The state of the art in immersive technologies is analyzed to identify current applications and limitations in VR-based training for emergency scenarios, specifically related to fire risk. The VR system was developed using Unreal Engine 5 and deployed on Meta headsets. It features interactive training levels that guide users through the use of portable fire extinguishers using the PASS technique, simulate realistic fire propagation inside an hub tower of a wind turbine, and incorporate sensory stimuli to better simulate an emergency scenario. The system was developed in the XRAI Lab at Universidad de Burgos and then tested with engineering students as participants. Data were collected during the user session test and through a questionnaire to assess user experience and training effectiveness. The results highlight the feasibility and benefits of using VR for fire safety training in the wind energy sector, while also identifying limitations and areas for future improvements.

Questa tesi indaga l’uso delle tecnologie immersive nella formazione alla sicurezza industriale, con un focus sullo sviluppo di un'applicazione in Realtà Virtuale (VR) per allenare gli operatori di turbine eoliche in caso di rischio di incendio durante sessioni di manutenzione. L’obiettivo principale è migliorare la preparazione degli operatori di turbine eoliche fornendo uno strumento di addestramento realistico, sicuro e ripetibile, progettato per affrontare le sfide specifiche in caso di incendio. La ricerca inizia con una revisione delle strategie utilizzate di gestione del rischio d’incendio, includendo l’identificazione dei pericoli, le tecniche di prevenzione e i sistemi di protezione, con particolare enfasi sul settore delle turbine eoliche. Viene poi analizzato Lo stato dell’arte delle tecnologie immersive per identificare le applicazioni attuali e le limitazioni dell’addestramento in VR per scenari di emergenza, in particolare legati al rischio d’incendio. Il sistema VR è stato sviluppato utilizzando Unreal Engine 5 ed è stato implementato su visori Meta. Include livelli di addestramento interattivi che guidano gli utenti nell’uso di estintori portatili seguendo la tecnica PASS, simulano la propagazione realistica del fuoco all’interno della torre hub di una turbina eolica e incorporano stimoli sensoriali per simulare meglio uno scenario di emergenza. L'applicazione è stata sviluppata presso il laboratorio XRAI dell’Universidad de Burgos e le prove sono state svolte con studenti di ingegneria come partecipanti, raccogliendo dati utili per valutare l’esperienza utente e l’efficacia dell’addestramento. I risultati evidenziano l'efficacia e i benefici dell’uso della VR per la formazione alla sicurezza antincendio nel settore dell’energia eolica, identificando al contempo le limitazioni del progetto e le possibili aree di miglioramento futuro.