Junto con el mercado de los aerogeneradores, crece la demanda de rodamientos de gran tamaño que ofrezcan un funcionamiento fiable a largo plazo y un mantenimiento mínimo. Por ello, SKF ha construido un excepcional banco de pruebas para los grandes rodamientos de los aerogeneradores.

Tecnología

Las fuentes de energía alternativas se están convirtiendo en una parte importante del abanico de recursos energéticos. Cada vez se construyen equipos más grandes, paralelamente al desarrollo tecnológico de sistemas de generación eléctrica, como los aerogeneradores. Ya hay funcionando turbinas con una potencia instalada de 5 MW. Considerando que la normativa marca objetivos de reducción de CO2 muy ambiciosos, es probable que siga aumentando el número y tamaño de esos equipos.

Con turbinas de 3 MW situadas a una altura de 90 metros, la maquinaria de generación eólica precisa sistemas de rodamientos de gran tamaño. Por ello, SKF ha construido un banco de pruebas para respaldar la validación de nuevos diseños de rodamientos y de herramientas de cálculo avanzadas en rodamientos a escala natural (figs. 1 y 2).

El incremento de la potencia instalada lleva consigo aumentos en las dimensiones de los rodamientos usados en las turbinas. El rodamiento del eje principal del rotor que más fabrica SKF es un rodamiento especial de dos hileras de rodillos cónicos con un diámetro exterior de casi 2,4 metros (figs. 2 y 3). Es el mayor rodamiento de rotor principal para turbinas eólicas producido en serie. Hasta ahora se han suministrado alrededor de 1500 unidades a un cliente.

Estas cosechadoras del viento suelen estar ubicadas en lugares geográficamente apartados, a menudo de difícil acceso. Ello hace que las exigencias de rendimiento fiable de las turbinas y de los rodamientos del equipo sean muy altas. A pesar de la larga y exitosa historia de SKF en el desarrollo de rodamientos usando técnicas de fabricación modernas y herramientas de diseño y cálculo avanzadas, sus ingenieros de desarrollo tienen que responder a una pregunta elemental de los clientes de parques eólicos: «¿Han validado los cálculos?».

Tras una prolongada evaluación de la estrategia a aplicar en las pruebas, SKF adoptó la decisión de desarrollar un banco de pruebas a escala natural que permitiera a los ingenieros estudiar esos rodamientos de grandes dimensiones.

El centro de pruebas de SKF en Schweinfurt, Alemania, fue el lugar elegido para el diseño, la construcción y puesta en funcionamiento del banco de pruebas. Un aspecto clave al seleccionar la ubicación fue la proximidad a la fábrica de estos rodamientos, así como a ingenieros de desarrollo de productos y al personal experto del departamento.

El desarrollo del proyecto implicaba una evaluación continua de los objetivos perseguidos y de su realización dentro del plazo establecido. Y, realmente, en un período de 18 meses el banco de pruebas ya estaba listo para uso. Su diseño y construcción había implicado:

la definición de los parámetros y mediciones de las pruebas
el desarrollo del diseño del banco de pruebas
la selección de los proveedores apropiados de los componentes del banco
cálculos avanzados de los componentes y de los rodamientos en estado de carga

Ahora, en las proximidades de la fábrica, pueden someterse a ensayo grandes rodamientos de dos hileras de rodillos cónicos, en lugar de que esta tarea tenga que realizarse en su aplicación final, evitándose así todas las implicaciones de accesibilidad y de variaciones en las condiciones operativas. Los rodamientos pueden probarse a velocidades de hasta 60 r/min, una cota más de tres veces superior a la vigente en aplicaciones reales. El banco de pruebas permite monitorizar de cerca diversos lubricantes y su distribución (fig. 4), así como las condiciones de lubricación. Por otro lado, es posible incrementar las cargas de los rodamientos hasta un valor doble al de su capacidad. Al mismo tiempo, se evalúan la fricción, las deformaciones elásticas (fig. 5), las temperaturas y otros parámetros.

Los ingenieros de diseño y fabricación de SKF creen que esto abre nuevas oportunidades en el diseño de rodamientos de grandes dimensiones. De hecho, los primeros comentarios sobre el banco de pruebas, con sus numerosos cilindros de carga hidráulica montados en el perímetro de los aros interiores, destacaban su parecido con el propulsor de un cohete de ciencia ficción, que abre las puertas a nuevas fronteras.

Este nuevo banco de pruebas permite validar herramientas de cálculo avanzadas de SKF para aplicaciones de gran tamaño en cuanto a fricción, comportamiento del lubricante y de las obturaciones, y cálculos de vida útil. Además, se puede validar a escala natural los nuevos diseños y procesos de fabricación, y obtener información importante sobre la reacción del material. El equipo de monitorización de la condición instalado en el banco permite entrenar al personal de mantenimiento sin que tenga que trasladarse a puntos alejados.

Desde que se puso en servicio, el banco de pruebas ha despertado interés por SKF entre clientes y líderes políticos, y confirma el liderazgo de SKF en esta tecnología de rodamientos, su contribución a la reducción del consumo energético, y el apoyo que presta a la generación de energía «ecológica». El banco de pruebas se convertirá en un importante trampolín para entrar en el mercado de turbinas eólicas del futuro, cuya potencia y dimensiones serán aún mayores.