Pruebas para el futuro
Las turbinas eólicas son un elemento cada vez más habitual del paisaje de los Estados Unidos, fruto del crecimiento rápido de este tipo de energía. Ahora, el desafío es alargar al máximo su vida útil.
En una visita reciente a la India, Dayananda Raju, ingeniero de SKF, durante una excursión en auto hacia las ruinas del siglo XIV de la ciudad de Hampi, pasó por la zona rural a las afueras de Bangalore. Observó las turbinas eólicas, altas y blancas, que desfilaban sobre las cadenas montañosas, y recordó que hacía tan solo 10 años su presencia era testimonial en el sur de la India. Desde entonces, la capacidad de generación de energía eólica ha aumentado significativamente en el subcontinente, igual que en otras partes del mundo.
“Las energías renovables constituyen uno de los dos pilares más grandes del negocio de SKF”, afirma Raju, gerente de ingeniería de aplicaciones–energías renovables en SKF USA, Lansdale, Pensilvania.
Raju lidera una colaboración de SKF con el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (National Renewable Energy Laboratory, NREL) de Colorado para investigar el comportamiento real de los componentes de una turbina eólica bajo distintas condiciones de funcionamiento. Con esta colaboración, SKF pretende investigar por qué fallan los rodamientos, a fin de optimizar su disposición y mejorar el propio rodamiento.
Jonathan Keller
Ingeniero sénior, NREL
Según un estudio publicado en septiembre de 2018 por la empresa de análisis IHS Markit, la capacidad de generación de energía eólica en los Estados Unidos, actualmente próxima a los 100 000 MW, se incrementará un 50% durante la próxima década. “La utilización de la energía eólica se ha disparado en los Estados Unidos en los últimos siete años y eso es una gran satisfacción para nosotros”, explica Jonathan Keller, ingeniero sénior del Centro Nacional de Tecnología Eólica (National Wind Technology Center, NWTC), en el NREL, Boulder, Colorado.
Sin embargo, aunque esta evolución es buena para las energías renovables, el envejecimiento progresivo de las turbinas encarece los costos de explotación.
La confiabilidad solo seduce si el parque eólico es tuyo y también son tuyos los gastos para que siga funcionando.
Jonathan Keller, ingeniero sénior, NREL
“En un par de años, el valor de mercado de los servicios de explotación y mantenimiento [EyM] superará el valor de mercado de las ventas de turbinas nuevas”, agrega Keller. “Y cuantas más máquinas se instalen, más dinero se gastará en EyM. Es muy importante que estas máquinas puedan funcionar sin grandes gastos durante 30 años o más. La confiabilidad solo seduce si el parque eólico es tuyo y también son tuyos los gastos para que siga funcionando”.
Aunque los diseños nuevos de turbinas muchas veces son más eficientes que los equipos más antiguos, la prudencia aconseja alargar la vida útil de los equipos existentes y así maximizar el aprovechamiento de la inversión inicial. De este modo, sus propietarios pueden aplazar el gasto y los trámites de adaptación y regularización que supone la compra de unas turbinas nuevas y costosas.
“Tanto la caja de engranajes como el rodamiento principal deben durar más de 20 años. Son criterios de diseño que forman la base de los modelos financieros que utilizan los propietarios”, explica Keller. “Por eso, colectivamente estamos intentando averiguar a qué se debe la discrepancia entre la vida útil de diseño y la vida útil real”.
El NWTC está situado en las estribaciones de las Montañas Rocosas, un lugar estratégico para explorar la viabilidad de la generación de energía eólica, gracias a los vientos fuertes que soplan desde las altas montañas y recorren las llanuras. Las temperaturas oscilan entre +40 °C en verano y -30 °C en invierno, con vientos que alcanzan los 160 kilómetros por hora. “No es necesariamente la velocidad máxima lo que más nos interesa a la hora de buscar una zona de pruebas, sino el hecho de que pueda haber muchas velocidades de viento distintas en un tiempo relativamente corto”, explica Keller.
Para este proyecto, SKF ha proporcionado un rodamiento de rodillos a rótula optimizado, soporte y sellos personalizados, hardware y software para el monitoreo de condición, así como un sistema de lubricación automatizado. Se instaló un nuevo tren de transmisión en la turbina eólica del NREL en diciembre de 2017, y los equipos de prueba ya estuvieron funcionando en su segunda temporada de vientos (desde octubre de 2018 hasta abril de 2019). Los datos que aportan se utilizarán para un análisis en profundidad en el último año del proyecto.
Las eficiencias de tiempo y costo ayudarán a encontrar la solución. “Tenemos juegos de herramientas similares pero distintos, lo que nos permite comparar el rendimiento de uno frente al del otro”, dice Keller.
El resultado será positivo para todos: el NREL obtendrá energía a un precio más bajo y SKF tendrá la posibilidad de validar el rodamiento de rodillos a rótula adaptado para aplicaciones de turbinas eólicas.
“Es una manera de encajar los productos de SKF en los objetivos globales de nuestros clientes, y también en los nuestros”, afirma Raju. “Trabajamos con la industria para crear energía confiable para los usuarios finales”.
Keller, que se incorporó al NREL en 2011 tras 10 años como ingeniero en el Ejército estadounidense, añade: “si no hubiera creído que las energías renovables son importantes, me habría quedado en el Ejército. Si puedo aportar mi grano de arena a la solución, me parece un objetivo por el que vale la pena luchar”.
