Vientos daneses
Durante años, el puerto danés de Esbjerg era conocido por el ferry que hace el trayecto a Inglaterra y también por ser un centro de exportación de productos agrícolas tradicionales, como la manteca y el tocino. El petróleo del Mar del Norte y la pesca también fueron industrias importantes. Hoy, la industria eólica ha revolucionado el puerto, y lo ha transformado en un centro de actividades relacionadas con las energías sostenibles.
Además de ser uno de los puertos más grandes de Dinamarca, Esbjerg, situado en la costa occidental de Jutlandia, se ha erigido en capital europea indiscutida del viento.
Por todo el puerto se amontonan palas de turbina con un peso de 15 toneladas cada una, góndolas que pesan 400 toneladas, grandes como casas, y secciones de las torres de acero que salpican el paisaje en busca de energía sostenible. Estos componentes, de producción local, se exportan a todo el mundo y también se instalan localmente en parques eólicos marinos nuevos en el Mar del Norte. Eso explica la presencia en el puerto de innumerables barcos de aprovisionamiento y servicio, algunos de ellos equipados con grúas de 1 500 toneladas.
En las rotondas de las calles se han abierto carriles centrales para permitir el paso en línea recta de los camiones que transportan palas de 80 metros desde las fábricas cercanas hasta el puerto.
“En ningún otro lugar es tan palpable la transición espectacular a la producción de energía sostenible como en Esbjerg”, afirma Lars Buhrkall, responsable de instalaciones de parques eólicos terrestres de Vattenfall en Esbjerg. “El gobierno danés quiere que, de aquí a pocos años, el 50% del consumo energético de Dinamarca proceda de fuentes renovables, comparado con el 42% actual. Es un sector que está creciendo mucho”.
Vattenfall
Vattenfall es uno de los mayores productores de electricidad y calor de Europa.
Con sede en Solna, Suecia, Vattenfall AB, su empresa matriz, pertenece al estado sueco.
Sus principales mercados son Dinamarca, Finlandia, Holanda, Alemania, el Reino Unido y Suecia.
El grupo tiene unos 20 000 empleados y, en 2017, sus ventas netas ascendieron a unos 13 300 millones de euros.
Vattenfall, que quiere decir “cascada” en danés, es un nombre conocido en toda Escandinavia. La empresa es propiedad del estado sueco y sus orígenes se remontan a la construcción de presas en los principales ríos de Suecia para explotar la energía hidroeléctrica. Hoy, Vattenfall es uno de los mayores productores y comercializadores de electricidad y calor de Europa. Con 20 000 empleados, sus ventas ascendieron a cerca de 13 300 millones de euros en 2017. Explota más de 1 300 turbinas eólicas (con una capacidad total de 2 200 MW) en Alemania, Holanda, el Reino Unido, Dinamarca, Suecia y Finlandia. Uno de los objetivos declarados de la empresa es trabajar por un mundo libre de combustibles fósiles.
“También es un sector pujante para SKF”, corrobora Peter Scheibner, gerente nacional de energías renovables en SKF Dinamarca. “Tanto los fabricantes de turbinas eólicas como las empresas eléctricas como Vattenfall quieren lo mismo: un rendimiento sin problemas el máximo tiempo posible, que suele ser de unos 25 años o más”.
Un nuevo estándar de excelencia
El rodamiento de rodillos a rótula SKF 240/710 BC, desarrollado para el mercado de turbinas eólicas terrestres y marinas, marca un nuevo estándar en excelencia de rendimiento y fabricación de precisión. Sus beneficios incluyen capacidad para velocidades bajas, capacidad de empuje alta y geometría interna mejorada. Además, en lugar del latón blando, la jaula se fabrica con fundición, un material mucho más duro. Este importante cambio de diseño reduce el desgaste y elimina los problemas anteriores de lubricación.
Tradicionalmente, SKF ha sido un proveedor importante de rodamientos, lubricantes y sistemas para las turbinas eólicas terrestres, que son las que se ven habitualmente desde la carretera. Pero, a juzgar por la actividad frenética en el puerto de Esbjerg, el crecimiento más importante se está produciendo en el sector marino, donde SKF tiene una presencia cada vez mayor.
“Turbinas, cajas de engranajes y generadores más grandes y más pesados imponen nuevas exigencias a los sistemas de rodamientos. Es una evolución en la que ya tenemos mucha experiencia”, continúa Scheibner. “Y explica nuestra colaboración estrecha con Vattenfall en varios proyectos clave de energía eólica marina”.
Según Scheibner, los rodamientos de rodillos a rótula estándares utilizados en los ejes principales de las turbinas eólicas aseguran una confiabilidad contrastada. Con el mantenimiento adecuado, algunos han durado hasta 20 años. Pero todo tiene un límite.
En colaboración con fabricantes de turbinas eólicas, SKF analizó en profundidad las características técnicas de las aplicaciones eólicas marinas y desarrolló una nueva gama de rodamientos de rodillos a rótula específicamente para aplicaciones eólicas. Uno de estos nuevos rodamientos fue instalado en Dinamarca en febrero de 2016 en una turbina terrestre NM 80 en el parque eólico de Tjæreborg Enge, 10 kilómetros al sur de Esbjerg. SKF y Vattenfall siguen de cerca el rendimiento de este rodamiento desde el centro de monitoreo de SKF y desde el de Vattenfall en Esbjerg, base de la actividad de mantenimiento en dicha localidad. Desde un banco de monitores, y con solo hacer clic en el mouse, puede conocerse en detalle la condición de funcionamiento de cada turbina. Es una tarea compleja en la que la predicción avanzada es esencial para agrupar las intervenciones de mantenimiento. Los barcos grúa son costosos.
Para el seguimiento de sus turbinas terrestres y marinas, Vattenfall en Esbjerg emplea SCADA (supervisión, control y adquisición de datos) y CMS (sistemas de monitoreo de condición), sistemas en línea que monitorean la producción real, la velocidad y dirección del viento, la lubricación de la caja de engranajes, la temperatura y presión del aceite, y la temperatura y presión del agua de refrigeración del generador. Estos datos indican posibles cambios en las condiciones de los componentes y pueden utilizarse para predecir el tiempo hasta la falla.
Para ello, SKF tuvo que rediseñar y optimizar la geometría interna de su rodamiento de rodillos a rótula. En el transcurso de este trabajo, desarrolló un innovador proceso de diseño que modifica iterativamente la geometría interna, y simula el rendimiento de miles de geometrías internas factibles del rodamiento hasta dar con el diseño óptimo para soportar mejor las cargas de aplicación. Como resultado de ello, también se ha rediseñado la geometría y el material de la jaula, al utilizar fundición en lugar de latón. “La fundición ofrece propiedades superiores de rigidez y dureza”, explica Scheibner.
Se eliminaron varios contactos deslizantes metálicos internos para reducir la fricción y el desgaste. Además, al reducir las presiones de contacto, se alargó la vida calculada del rodamiento en un promedio del 60%. Por otra parte, el peso de estos rodamientos nuevos se redujo en un promedio del 4% y se mejoraron las características de lubricación.
Siguió una combinación de modelado avanzado, estudios de simulación y validaciones en condiciones de uso reales.
Todos salimos ganando y SKF nos ayuda con sus recursos.
Lars Buhrkall, responsable de instalaciones de parques eólicos terrestres de Vattenfall en Esbjerg
Como suele pasar en estos casos, SKF decidió dedicar más recursos a resolver el problema para potenciar su relación con Vattenfall. El objetivo fue asegurar una disponibilidad del 100% durante toda la vida útil de diseño de la turbina, 25 años.
“Para conseguir una mejora a largo plazo, una condición necesaria a corto plazo es ayudarnos a probar nuestros rodamientos”, explica Scheibner. “Para poder realizar las pruebas, esta colaboración con Vattenfall es imprescindible, y también es importante para Vattenfall. Confiamos en que el nuevo rodamiento de rodillos a rótula se utilice para aplicaciones principales de rodamientos en turbinas eólicas”.
Lars Buhrkall, responsable de instalaciones de parques eólicos terrestres de Vattenfall en Esbjerg, agrega: “Todos salimos ganando. SKF nos ayuda con sus recursos y nosotros tenemos un rendimiento asegurado sin problemas”.
