Schaeffler desarrolla productos innovadores y optimizados que permiten que los rodamientos sean cada vez más fiables y soporten mayores cargas, debido a la influencia que estos tienen en la funcionalidad y la capacidad de rendimiento de los aerogeneradores.
La funcionalidad y la capacidad de rendimiento de los aerogeneradores están influidas de manera decisiva por sus rodamientos (especialmente la multiplicadora y, sobre todo, los rodamientos principales) ya que absorben todas las cargas a las que los aerogeneradores están sometidos. Su fiabilidad y rentabilidad también son un factor importante para el coste normalizado de la energía eléctrica. Por este motivo, Schaeffler desarrolla productos innovadores y optimizados que permiten que los rodamientos sean cada vez más fiables y soporten mayores cargas.
En primer lugar, esto favorece la optimización en términos de diseño de las soluciones ya existentes, para mejorar su densidad de potencia y resistencia, y la simplificación de los procesos de montaje y mantenimiento pertinentes.
Por otra parte, la compañía integra la tecnología de sensores en los rodamientos para hacer que las condiciones de funcionamiento y sus efectos sobre los mismos durante el servicio sean transparentes. La utilización de los datos de campo recopilados permite a Schaeffler compartir su experiencia en rodamientos con los operadores, lo que les facilita la programación de las tareas de mantenimiento basándose en predicciones y requerimientos, y realizar ajustes en la estrategia de funcionamiento de sus aerogeneradores.
En la edición de la feria WindEnergy de este año en Hamburgo, Schaeffler presentará nuevos rodamientos optimizados, componentes y sistemas inteligentes para soluciones de la Industria 4.0, servicios digitales y un nuevo método de ensayo.
Rodamientos oscilantes de rodillos asimétricos FAG: serie disponible en calidad X-life
Desde la introducción inicial en 2015 de los rodamientos oscilantes de rodillos asimétricos FAG para los rodamientos principales del rotor, estos rodamientos se han aplicado en numerosos aerogeneradores y se ha desarrollado una serie completa que cumple con el estándar X-life. La ejecución asimétrica del rodamiento posibilita un mayor ángulo de contacto en la hilera del rodamiento que soporta las cargas axiales y un ángulo de contacto menor en la hilera del rodamiento que soporta principalmente las cargas radiales. Esta distribución optimizada de la carga corresponde al perfil típico de carga de los rodamientos del rotor y permite reducir el ancho de éstos.
Gracias a este diseño del rodamiento, los fabricantes de aerogeneradores pueden reducir el tamaño del tren de potencia manteniendo la misma capacidad de rendimiento o, alternativamente, aumentar el rendimiento del aerogenerador o el diámetro del rotor manteniendo el mismo tamaño de rodamiento. Los operadores de aerogeneradores pueden beneficiarse de la mayor resistencia de los mismos montando los rodamientos asimétricos como piezas de recambio.
Solución 4.0: sistema de rodamiento del rotor con sensores basados en los requerimientos
Los datos reales de funcionamiento sobre el estado de los rodamientos ofrecen un gran potencial para mejorar los rodamientos del tren de potencia y de todo el sistema, así como para optimizar el funcionamiento de los aerogeneradores. La evaluación e interpretación de los datos recopilados permiten definir con mayor precisión, por ejemplo, los factores de seguridad y reducirlos si fuera necesario.
De este modo, Schaeffler ha desarrollado el LoadSense Pin para parámetros específicos cuya monitorización ofrece un valor añadido al operador, pero que todavía no se ha implementado durante el funcionamiento. En el caso de los sistemas de rodamientos premontados para rotores, que se montan directamente en la construcción adyacente mediante brida, la precarga de las uniones atornilladas que se utilice determina, en parte, la distribución de carga en el rodamiento y ejerce un efecto directo en el rendimiento rendimiento y la duración de vida útil del rodamiento.
Con el LoadSense Pin, Schaeffler puede monitorizar durante el funcionamiento la precarga de las uniones del rodamiento atornilladas con brida, lo que permite un nuevo apriete de los tornillos cuando se requiera y elimina la necesidad de controlar la precarga a intervalos fijos. Esto aumenta la fiabilidad del sistema de rodamientos, reduciendo al mismo tiempo los costes de mantenimiento.
Análisis del estado mediante la comunicación cloud-to-cloud
Schaeffler y ZF utilizan modelos expertos desarrollados conjuntamente para analizar y predecir el estado de las multiplicadoras de los aerogeneradores basándose en las cargas reales que se producen durante su funcionamiento. Estos datos, generados por ZF y analizados por Schaeffler, se intercambian a través de la comunicación cloud-to-cloud. Esta solución permite a ZF integrar los conocimientos de los expertos en rodamientos en su mantenimiento proactivo basándose en los análisis y la gestión de las piezas de recambio. En una primera fase, Schaeffler facilita evaluaciones sobre la fatiga y el factor de seguridad de la carga estática de los rodamientos individuales de las multiplicadoras.
Ensayos de resistencia para rodamientos del rotor
El banco de ensayo para grandes rodamientos ASTRAIOS de Schaeffler proporciona desde 2011 valiosos resultados que se utilizan para el nuevo desarrollo de soluciones de rodamiento y para la optimización de los modelos de simulación y cálculo. Recientemente, Schaeffler ha desarrollado un ensayo de resistencia que se basa en esta experiencia única de larga duración y adquirida en los ensayos de rodamientos del rotor de los aerogeneradores de la clase multimegavatios.
Si bien la resistencia a la fatiga también es la base para la ejecución de los rodamientos del rotor en la industria de la energía eólica, ello es menos relevante cuando se trata de la duración de vida útil real de los rodamientos, puesto que hay otros mecanismos de fallo que suelen producirse antes. Por lo tanto, el ensayo de resistencia se centra en dichos mecanismos de fallo y en las condiciones de carga durante el funcionamiento que no pueden categorizarse como resistencia convencional a la fatiga.
Los casos de carga en el ensayo de resistencia se seleccionan, comprimen y aplican a los rodamientos sometidos a prueba, de manera que representen en pocos meses las incidencias, cargas y esfuerzos de funcionamiento del aerogenerador de 20 a 25 años, mientras que ilustran la dinámica especifica de las cargas del rodamiento del rotor. Este ensayo realista y adaptado a su aplicación permite a Schaeffler alcanzar un nivel de fiabilidad de ejecución para sus clientes que supera el actual estándar mundial.
Rodamientos resistentes a las grietas WEC: la recomendación de Schaeffler vuelve a dar buenos resultados
Las denominadas “grietas por fatiga bajo la superficie” (en inglés: white etching cracks, WEC) son un fenómeno que ejerce un impacto negativo sobre la fiabilidad de los rodamientos en los aerogeneradores. Son modificaciones estructurales del material que se forman debajo de la pista de rodadura de los rodamientos. Schaeffler reproduce los daños ocasionados por las WEC en sus bancos de ensayo y deriva medidas correctivas basándose en los resultados. Para reducir de forma efectiva y rentable los daños por WEC, Schaeffler recomienda utilizar rodamientos templados y aplicar el recubrimiento Durotect B a sus anillos y elementos rodantes. Desde 2005, Schaeffler ha fabricado y suministrado un millón de rodamientos black oxide o recubrimiento Durotect B para los puntos de apoyo sujetos a un riesgo de grietas WEC, y solo menos del 0,01 por ciento de los mismos han sufrido daños ocasionados por éstas.
