Los rodamientos son elementos clave por su papel en la transmisión de fuerzas en la mayoría de las aplicaciones. Los aerogeneradores no son una excepción. Por ello, además de rodamientos y componentes con los más altos estándares de calidad y optimizados para adaptarse a las cada vez más exigentes demandas del sector, Schaeffler está desarrollando continuamente nuevos productos y servicios digitales para el Condition Monitoring adaptados a los requisitos de los aerogeneradores.
Por ejemplo, los sistemas modulares de sensores en el tren de potencia, especialmente adaptados para las bajas frecuencias de rotación del rodamiento principal y del lado de entrada de la multiplicadora, reúnen información sobre su estado gracias a la medición de las vibraciones y su procesamiento en tiempo real. Además, el servicio digital “de diagnóstico automatizado de los rodamientos” permite que los operadores y el personal de mantenimiento monitoricen individualmente el estado de los rodamientos y de las unidades completas en todo el mundo a través de una conexión a internet. Estos reciben un mensaje de texto simple relativo a los daños analizados y pueden contar con el apoyo de los expertos de Schaeffler a través de un análisis a distancia. Pero estas son solo algunas soluciones.
Cálculo de la vida útil residual de los rodamientos
Schaeffler cuenta con un sistema de cálculo de la vida útil residual de los rodamientos basado en los espectros de carga real. Si los operadores de los parques eólicos saben en todo momento cual es la vida útil residual de cada rodamiento en cada aerogenerador, pueden consolidar y programar el trabajo de mantenimiento, asegurando así un efecto favorable sobre el coste de la energía. El envío de los datos al entorno cloud de Schaeffler asegura la disponibilidad de los últimos cálculos y análisis de algoritmos, un mayor rendimiento de cálculo y más opciones de análisis para los operadores a través de sus enlaces a otros datos de la máquina y del sensor.
Ya en la última edición de la WindEnergy de Hamburgo, Schaeffler realizó una demostración de todos los componentes importantes para la monitorización digitalizada de los accionamientos de los aerogeneradores, utilizando como ejemplo un sistema en línea completamente funcional. En la exposición de la feria los visitantes podían pulsar botones para generar vibraciones y frecuencias que producen daños en los rodamientos y que eran registrados por el sistema de monitorización de vibraciones FAG SmartCheck instalado y transferidos en línea al entorno cloud de Schaeffler. El diagnóstico automatizado informaba de los daños analizados como texto simple en la pantalla de la exposición en la feria. Este servicio digital también se ha implementado en el entorno cloud de Schaeffler.
Si los operadores de los parques eólicos saben cuál es la duración de la vida útil residual de cada rodamiento, pueden programar el trabajo de mantenimiento.
Otra opción para el Condition Monitoring es FAG WiPro s. Ha sido especialmente diseñado para los bajos rangos de frecuencia del rodamiento principal y el lado de entrada de la multiplicadora de los aerogeneradores, y permite la monitorización online de los parques eólicos completos, tanto en tierra como offshore. Este sistema de Condition Monitoring tiene un total de siete sensores de aceleración que pueden instalarse en el tren de potencia del aerogenerador. Por ejemplo, un sensor en cada uno de los dos rodamientos principales, dos en la multiplicadora, dos en los rodamientos del generador y un sensor en la rueda dentada acimutal, que registraría las vibraciones de la torre.
Schaeffler también dispone de unidades automáticas de relubricación de la serie Concept de FAG. Se pueden utilizar para relubricar los puntos de lubricación de las coronas giratorias del regulador de las palas, del generador y de la rueda dentada acimutal individualmente y, según sea necesario, con grasas especiales adecuadas para esta aplicación. Un suministro de lubricante optimizado aumenta la vida útil de los rodamientos y los dentados.
Detección precoz de daños
Gracias al FAG Wear Debris Check, que reacciona a las partículas metálicas de distintos tamaños, se puede lograr la detección precoz de daños en los rodamientos y el dentado de la multiplicadora. Un aumento del índice de partículas indica daños incipientes con mucha antelación, pero sin asignación a ningún tipo de componente. En combinación con un CMS (sistema de Condition Monitoring) los daños se pueden asignar con antelación a un componente específico. Esto es particularmente importante porque previene un daño grave posterior y permite la sustitución del único componente dañado, como una rueda dentada o un rodamiento. Esta alerta anticipada ayuda a evitar la necesidad de sustituir toda la multiplicadora, ahorrando costes sustanciales de reparación y minimizando el tiempo de inactividad.
El FAG WiPro s (el blanco) permite la monitorización en línea de los parques eólicos, tanto en tierra como en el mar. El contador de partículas Wear Debris Check de FAG (el gris) reacciona a las partículas metálicas de distintos tamaños, y facilita la detección precoz de daños en los rodamientos y el dentado de la multiplicadora.
Mucho más que rodamientos
La industria eólica no para de optimizar su eficiencia y fiabilidad. Se reduce el espacio constructivo y el peso, los componentes deben tener mayor rendimiento y resistir con fiabilidad los crecientes requerimientos. Todo ello afecta también a los rodamientos, que deben asegurar una elevada disponibilidad de los equipos. Por otro lado, los servicios digitales ayudan a planificar el mantenimiento predictivo. Son solo algunos de los temas en los que trabaja actualmente el sector.
Schaeffler, uno de los principales fabricantes de rodamientos del mundo, fabrica rodamientos para aerogeneradores desde hace más de 30 años y colabora estrechamente con clientes y proveedores a lo largo de toda la cadena de procesos, desde el diseño hasta la producción en serie. Los conocimientos de la empresa sobre sistemas se amplían continuamente gracias a la aplicación inteligente de diferentes herramientas y métodos de desarrollo, como por ejemplo, el análisis de elementos finitos (FEA), la simulación dinámica, los ensayos coordinados de validación y el análisis completo del tren de potencia. Todo ello comporta soluciones sofisticadas y coordinadas para todas las posiciones de rodamientos en los aerogeneradores:
– Rodamientos oscilantes de rodillos FAG, optimizados para el eje del rotor: la fuerza del viento ejerce un impacto directo sobre los rodamientos de los ejes del rotor. Schaeffler ha optimizado sus rodamientos oscilantes de rodillos dotándolos de una geometría micro y macro-revisada para ser utilizados como rodamientos fijos. El desarrollo de un rodamiento oscilante de rodillos asimétrico representa un paso más hacia una mayor resistencia, sobre todo gracias a la reducción del desgaste.
– Gran capacidad de la multiplicadora, mayor capacidad de carga y rozamiento reducido: el rodamiento de los engranajes planetarios es un punto de apoyo muy exigente, en el que se generan elevadas cargas radiales que deben ser absorbidas por el rodamiento con un espacio constructivo limitado y unos engranajes planetarios de paredes relativamente finas. El rodamiento de rodillos cilíndricos FAG de alta capacidad es la solución adecuada, sobre todo si se utiliza como apoyo directo, ya que permite una utilización mucho mejor del espacio constructivo que un rodamiento estándar.
– Grietas por fatiga bajo la superficie, temidas pero evitables: las “grietas por fatiga bajo la superficie” (white etching cracks, WEC) son un fenómeno que ejerce un impacto negativo en la fiabilidad de los rodamientos. Para reducir de manera eficiente y económica estos cambios microestructurales del material, Schaeffler templa los rodamientos y recubre los anillos y los elementos rodantes con Durotect B. Se han encontrado daños ocasionados por grietas WEC en menos del 0,1% de los más de 750.000 rodamientos de este tipo que Schaeffler ha fabricado desde 2005 para su utilización en puntos de apoyo afectados por grietas WEC.
Puedes ver la oferta completa por posición de rodamientos en esta animación.
Conexión e integración sistemática de datos masivos
Los componentes de Schaeffler, como los rodamientos o los sistemas de embrague, se utilizan en subsistemas importantes de maquinaria y vehículos y generan información crítica sobre su estado. Durante los últimos años, Schaeffler ha realizado inversiones importantes en investigación y desarrollo, y ha incorporado en estos productos sensores y unidades de control con software integrado. Gracias a ello, estos productos recopilan y procesan valiosa información sobre el estado de una máquina y convierten dichos datos en servicios de valor añadido. Desde 2016, Schaeffler está desarrollando una plataforma en la que poder almacenar y analizar estos datos. En una primera fase, la colaboración está centrada, entre otros, en la optimización del mantenimiento eólico. Schaeffler es un actor importante en el sector de las energías renovables y fabrica grandes rodamientos que contribuyen al movimiento de los aerogeneradores.
Reemplazar estos rodamientos es complicado y costoso, puesto que comporta períodos de inactividad y pérdida de energía. Gracias a esta nueva asociación, IBM y Schaeffler explorarán las posibilidades del autoaprendizaje de las máquinas (lo que se conoce como machine learning) para obtener información adicional sobre el rendimiento de los equipos en diferentes condiciones de servicio. Los sensores integrados en los equipos o en los mismos rodamientos informarán sobre el estado de los componentes en tiempo real. Aprovechando las previsiones de viento de Weather Company, una empresa de IBM, los operadores de parques eólicos podrán planificar con antelación y reemplazar los componentes defectuosos durante los períodos de menos viento.
III Simposio de Soluciones de Mantenimiento para la Industria Eólica
Ya hace unos años Schaeffler detectó la necesidad de crear un foro en el que intercambiar experiencias en el ámbito del mantenimiento de los aerogeneradores. Esta jornada, que celebró su tercera edición el pasado mes de septiembre en Gorráiz (Navarra), nació con el objetivo de convertirse en un punto de encuentro donde representantes de las principales empresas pudieran compartir experiencias y conocer las principales tendencias del sector, en la que también se presentan los últimos desarrollos de Schaeffler para dar respuesta a los principales desafíos del mercado.
Durante el III Simposio de Soluciones de Mantenimiento para la Industria Eólica, los participantes tuvieron la oportunidad de compartir experiencias e informarse sobre la situación actual y las tendencias del mercado. En esta ocasión los asistentes pudieron visitar las instalaciones del Centro Nacional de Energías Renovables (Cener) y las instalaciones tecnológicamente punteras del Laboratorio de Ensayo de Aerogeneradores (LEA) en Sangüesa (Navarra).
