Ingeniería

Mayor flexibilidad para las multiplicadoras

Los rodamientos cilíndricos de alta capacidad de SKF están concebidos especialmente para ser utilizados en las multiplicadoras de las turbinas eólicas. Su nuevo diseño desmontable ofrece un alto rendimiento y una mayor fiabilidad, facilitando las tareas de montaje, mantenimiento y reparación.

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Resumen

La tendencia a construir turbinas eólicas con capacidades cada vez mayores genera importantes tensiones a la hora de diseñar multiplicadoras. Para dar soporte a los fabricantes y operadores de aerogeneradores, y para facilitar las tareas de mantenimiento, inspección y reparación, SKF ha introducido una nueva versión desmontable de sus rodamientos de rodillos cilíndricos de alta capacidad que combina las ventajas de un diseño desmontable con una alta capacidad de carga. Con este producto, SKF ofrece un montaje, desmontaje y mantenimiento sencillos para los ejes de alta velocidad de los engranajes cilíndricos, junto con mayor fiabilidad y seguridad operativa.

Contacto de venta

Andreas Urban, andreas.urban@skf.com

Los trenes de potencia de las turbinas eólicas son un caso particular. Existen turbinas con o sin multiplicadora y turbinas híbridas que cuentan con ella pero con solamente una o dos etapas de multiplicación y que no usan generadores de alta velocidad. Anteriormente, la mayoría de las turbinas (aproximadamente el 80%) iban equipadas con multiplicadoras, y las restantes tenían accionamiento directo o eran híbridas. En la actualidad, el sector debate intensamente el cambio de tendencia hacia el predominio de las turbinas con accionamiento directo. La clave es el coste de la energía y se discute qué sistema de turbina es el más apto para reducirlo al mínimo. Esto implica mantener un buen control del coste del ciclo de vida, que incluye la inversión inicial y los costes de funcionamiento y mantenimiento. Lo cierto es que todos los sistemas de turbinas presentan ventajas y desventajas, por lo que las multiplicadoras siguen jugando un papel muy importante de cara a mejorar aún más la fiabilidad y la seguridad en el funcionamiento de las mismas. Los rodamientos de las multiplicadoras experimentan frecuentes daños prematuros y averías que conllevan paradas imprevistas y elevados costes de mantenimiento. Para ayudar a evitarlos, SKF proporciona los productos idóneos.

Síntesis de la situación
Las multiplicadoras planetarias suelen ir provistas de rodamientos completamente llenos de rodillos cilíndricos. Tienen una alta capacidad para soportar cargas, pero debido al contacto directo entre los rodillos, normalmente generan más fricción que los rodamientos provistos de jaula. En multiplicadoras pequeñas, estos rodamientos parecen funcionar satisfactoriamente; no obstante, a medida que aumenta el tamaño de las turbinas, aumenta también el riesgo de que se averíen prematuramente a causa de la adherencia metálica y el desgaste.

Para satisfacer la necesidad de incrementar la potencia y la fiabilidad en las turbinas eólicas, SKF introdujo en 2006 una gama de rodamientos de rodillos cilíndricos de alta capacidad. Van provistos de jaula y pueden obtenerse en diversos tamaños de las series de dimensiones 22 y 23. Dependiendo de la variante de jaula, los rodamientos de la serie 23 pueden tener hasta dos rodillos más; los de la serie 22 hasta tres o un número mayor de rodillos adicionales en comparación con un rodamiento estándar del mismo tamaño.

Los modelos fabricados para los diseños de alta capacidad poseen una mayor capacidad de carga radial, permitiendo hacer frente a condiciones de trabajo pesadas.

Nuevo diseño de rodamiento
SKF ha introducido una nueva versión de sus rodamientos de rodillos cilíndricos de alta capacidad con un diseño que permite el montaje separado de los aros interior y exterior. El nuevo rodamiento combina las ventajas del montaje separado con la alta capacidad de carga. Al presentar esta nueva versión, SKF consolida aún más el éxito obtenido con sus rodamientos de rodillos cilíndricos de alta capacidad en aplicaciones eólicas.

El nuevo modelo ha sido desarrollado para responder a las necesidades de los fabricantes de equipos y de los usuarios de rodamientos con posición libre en ejes y ejes intermedios de alta velocidad.

En estos casos, los nuevos rodamientos desmontables de rodillos cilíndricos de alta capacidad ofrecen un montaje, desmontaje y mantenimiento fácil para los ejes de alta velocidad de los engranajes cilíndricos, así como una mayor fiabilidad y seguridad de funcionamiento.

El conjunto consta de una sola jaula de bronce que incorpora una jaula de alta capacidad con cavidad y guiada con el aro anterior.

El diseño de la jaula con función de retención de los rodillos facilicita el diseño desmontable. Dicha función evita que los rodillos se salgan durante el montaje, instalación y desmontaje. El aro exterior montado con jaula y rodillos puede colocarse en el soporte; el aro interior se monta por separado en el eje para facilitar la instalación posterior.

Durante el montaje, los elementos rodantes están protegidos por la jaula, lo cual reduce el riesgo de daños durante la manipulación. El diseño de la jaula también posee una pendiente optimizada para los rodillos, que facilita el montaje. Al estar guiada por el aro interior, la jaula contrarresta el riesgo de daños por deslizamiento a altas velocidades en las cuales el rodamiento puede tener que afrontar condiciones de carga mínima. El aro interior rotativo, que permanece en contacto con la jaula en el área adyacente fuera de la zona de contacto de los rodillos, impulsa la jaula, mejorando la cinemática del conjunto de rodillos.

Se han realizado varios ensayos del deslizamiento de los rodillos, particularmente en condiciones de cargas muy pequeñas. En comparación con los rodamientos de diseño NU, que se utilizan ampliamente, se registró una reducción significativa, del orden del 40-50%, en el deslizamiento de los rodillos, lo cual demuestra que los nuevos rodamientos de rodillos cilíndricos desmontables de alta capacidad pueden cumplir esta demanda en condiciones de carga mínima. En combinación con un aumento en la capacidad de carga, conllevan un menor riesgo de daños o averías prematuras en los rodamientos y aumentan la seguridad de funcionamiento.

Una respuesta a las crecientes demandas
Cada vez se fabrican turbinas más grandes y de mayor potencia; las hay de hasta 7,5 MW y se proyectan modelos de 10 MW. Además, los parques eólicos se ubican en el extranjero o en zonas remotas y entornos hostiles, lo cual exige un mayor énfasis en la fiabilidad. Los fallos en las multiplicadoras se consideran una de las causas más graves de averías en las turbinas eólicas debido a los altos costes de reparación o sustitución, y al consiguiente largo tiempo de inactividad.

Ello exige que los rodamientos de las multiplicadoras de las turbinas eólicas ofrezcan un mayor rendimiento, una fiabilidad operativa más elevada y que soporten mayores cargas manteniendo un diseño lo más compacto posible. Los rodamientos de rodillos cilíndricos de alta capacidad ofrecen mejoras sustanciales en el rendimiento y una mayor seguridad de funcionamiento en las distintas posiciones de trabajo de las multiplicadoras de las turbinas eólicas.

La versión de rodamientos desmontables de alta capacidad recientemente desarrollada es adecuada tanto para nuevos diseños como para actualizaciones donde las turbinas afectadas por averías en su multiplicadora puedan aprovechar las ventajas de las mejoras en el diseño del rodamiento. Las dimensiones del contorno del nuevo rodamiento, que cumplen con la norma ISO 15, facilitan este cambio.

Aplicaciones
La gama actual de rodamientos de rodillos cilíndricos de alta capacidad de SKF ha sido utilizada con éxito en las transmisiones planetarias de las turbinas eólicas. La nueva versión desmontable cumple con los requisitos de mantenimiento e inspección, como en los casos en los que el desmontaje de los ejes de alta velocidad debe realizarse directamente en la parte superior de la turbina. En esta situación, un rodamiento de rodillos cilíndricos de diseño desmontable facilita considerablemente la tarea.
Los citados rodamientos de SKF están disponibles en dos series de dimensiones para las dos diferentes posiciones de eje (los rodamientos de la serie 22 están destinados principalmente para ejes de alta velocidad, y los de la serie 23 para ejes intermedios de alta velocidad). Se han diseñado rodamientos en ambas series para cumplir con los diversos requisitos de mayor capacidad de carga, junto con una reducción del deslizamiento y del riesgo de desgaste, además de contar con un diseño de rodamiento desmontable. Las series 22 y 23 abarcan diámetros de agujero desde 100 mm a 240 mm.

Su mayor capacidad de carga permite mayores márgenes de seguridad operativa, conservando el mismo tamaño geométrico y manteniendo el nivel de seguridad actual de su capacidad de carga aún tratándose de un rodamiento más pequeño y compacto. Las versiones estándar y desmontables de los rodamientos de rodillos cilíndricos de alta capacidad de SKF ayudan a los clientes a obtener alta fiabilidad, un rendimiento excelente y permiten un sencillo mantenimiento en sus aplicaciones.