El mercado de la producción de energía eléctrica con energía eólica es uno de los más progresivos en su campo. En 2012, la capacidad instalada de todos los aerogeneradores fue de 282 gigavatios. Para 2017, esta cifra casi se ha duplicado, y ascendió a 539 gigavatios. Aumentación del número y de la capacidad de los aerogeneradores requiere un mantenimiento rápido y evitación la contaminación de los aceites de transmisión.
¿Para que es un engranaje en un aerogenerador?
El principio de funcionamiento de los aerogeneradores se basa en la conversión de la energía del flujo eólico en energía eléctrica mediante un generador. En presencia de velocidades operativas, el viento comienza a girar las cuchillas. El viento lo hace a baja velocidad, lo que no es suficiente para que funcione el generador. El aumento en el número de rotaciones es provisto por cajas de engranajes llenas de aceite. Estos dispositivos actúan como un enlace de transmisión, cuya falla lleva a la detención de todo el aerogenerador y los altos gastos financieros de la solución de problemas o la compra de nuevos equipos para el reemplazo. En este artículo hablaremos sobre la causa común de averías en la caja de engranajes: la contaminación de los aceites de transmisión de las turbinas eólicas.
Funciones de aceite de transmisión en turbinas eólicas
En las turbinas eólicas, el aceite de transmisión resuelve dos tareas principales: minimiza la fricción y el desgaste entre las superficies de los componentes de la caja de engranajes y elimina el calor que se forma como resultado de la acción mecánica del sistema.
Al elegir el aceite para un reductor de turbina eólica, se deben tener en cuenta los siguientes factores:
- temperatura ambiente;
- temperatura operacional;
- rango de velocidad de funcionamiento.
Los aceites minerales, sintéticos y semisintéticos se utilizan como lubricante en las cajas de engranajes de los aerogeneradores. Estos últimos son una mezcla de aceites minerales y sintéticos.
La contaminación de los aceites de transmisión de los aerogeneradores reduce la fiabilidad del trabajo y conduce a la falla del reductor.
Contaminación de los aceites de transmisión de turbina eólica: tipos principales
El agua, las impurezas mecánicas y la suciedad representan el mayor peligro para el aceite de transmisión utilizado en una turbina eólica.
La contaminación de los aceites de transmisión de las turbinas eólicas con agua conduce a una mayor formación de espuma y corrosión de las superficies metálicas. Otro problema es la solubilidad en agua y la capacidad de reaccionar con el agua, muchos aditivos que se utilizan en los aceites de transmisión. Por lo tanto, es necesario mantener el contenido de agua por debajo de un cierto punto crítico de saturación. Durante el funcionamiento normal de la caja de engranajes de la turbina eólica, varía de 0.04 a 0.06% por volumen. Hay casos en los que el contenido de agua en el aceite para engranajes no debe superar el 0.02-0.03% por volumen.
Las impurezas mecánicas en caso de contaminación de los aceites de transmisión de los aerogeneradores forman parte de los materiales de construcción de la caja de engranajes (en sistemas «sucios», hasta un 42% están hechos de partículas metálicas). Si están presentes en el aceite, existe una mayor probabilidad de que se pegue entre las partes móviles. Dado que los elementos están en movimiento relativo, la micropartícula comienza a dañar la superficie, actuando como una herramienta de corte. Con el tiempo, el desgaste de los componentes solo aumenta. El mayor daño en las cajas de engranajes de las turbinas eólicas es causado por partículas de 10 micrones o menos. Para maximizar la vida útil de la caja de engranajes, se recomienda mantener el aceite del engranaje limpio de 18/16/13 según ISO 4406 o superior.
En los diseños modernos de plantas de energía eólica, se proporcionan medios de protección contra la contaminación por impurezas mecánicas y humedad. Estos son deshumidificadores para el aire que ingresa a la unidad y filtros fijos en el sistema de aceite. El gel de sílice se utiliza como adsorbente en los deshumidificadores de aire.
Pero incluso la presencia de estas herramientas no puede prevenir el envejecimiento del aceite de transmisión, cuyo estado debe controlarse tomando y analizando muestras cada seis meses. El aceite de calidad inconsistente debe ser reemplazado. El reemplazo tardío provocará millones de pérdidas debido al tiempo de inactividad de los aerogeneradores, el costo de compra y reemplazo de la caja de engranajes.
Equipo para cambio de aceite de transmisión en las turbinas eólicas
Después del cambio habitual, algunos de los contaminantes permanecen en la caja de engranajes y penetran rápidamente en el nuevo aceite, empeorando su condición y sus propiedades operativas. GlobeCore ha desarrollado equipo que, por un lado, hace que el cambio del aceite sea más eficiente al minimizar el trabajo manual, y por el otro, implementa el lavado de la caja de engranajes con aceite especial para eliminar las partículas mecánicas y la suciedad. Estas son las instalaciones móviles CMM-G que permiten transportar petróleo nuevo a los lugares de operación de las turbinas eólicas. Las instalaciones funcionan igualmente eficazmente con aceites de transmisión tanto minerales como sintéticos. Cuando se opera en climas fríos, es posible calentar el aceite antes de suministrar a la caja de engranajes.
Las instalaciones CMM-G maximizan el uso del aceite de transmisión, aumentan la confiabilidad de las cajas de engranajes y reducen los gastos financieros asociados con el tiempo de inactividad de las turbinas eólicas durante el cambio de aceite.