Eficiencia
Solución para fallas prematuras en los rodamientos del eje principal
Por qué el rodamiento de rodillos cónicos de doble hilera interior es un favorito de la energía eólica
A medida que crece la industria de la energía eólica, también lo hace la demanda de piezas y servicios que la hacen posible. Las inversiones de Timken en energía eólica durante los últimos 15 años están dando sus frutos para la empresa, con un incremento de los ingresos en esta área de hasta un 17 % (CAGR) en los últimos 5 años, más del doble de la tasa de crecimiento de la industria..
Timken ofrece a la industria diversos productos, como revestimientos, sistemas de lubricación y productos de control de torsión. Sin embargo, los rodamientos de ingeniería desempeñan un papel central en las aplicaciones de energía eólica, siendo el rodamiento de rodillos cónicos de doble hilera interior (TDI) para eje principal uno de los más recomendados.
Hablamos con Caleb Chovan, ingeniero principal de aplicaciones que se desempeña en el sector de la energía eólica, para conocer su opinión sobre por qué el TDI es un generador de cambios.
Una de las mejores cosas de mi trabajo es tener la libertad de diseñar y llevar al mercado productos nuevos e innovadores.Caleb Chovan Ingeniero mecánico principal
P: ¿Por qué se desarrolló originalmente el rodamiento TDI para turbinas eólicas?
Chovan: El rodamiento TDI surgió de un problema importante al que se enfrentaba la industria. Muchas soluciones de equipo original venían con un rodamiento de rodillos esféricos (SRB) para el eje principal, y cuando las turbinas alcanzaron la capacidad de 1,5 MW, esos rodamientos comenzaron a fallar mucho antes de lo planeado.
El reemplazo era extremadamente costoso, a veces implicaba pagar una tarifa de servicio de grúa de $ 150.000. Esto representaba un gasto imprevisto enorme para cualquier empresa que intentara ganar dinero con una turbina eólica que se suponía que duraría 20 años, pero que fallaba a los seis u ocho.
Uno de nuestros clientes, un productor de energía eólica en los Estados Unidos, tenía una gran cantidad de esas turbinas instaladas en parques eólicos en diferentes partes del país. Nuestros ingenieros trabajaron junto al cliente para desarrollar un rodamiento de rodillos cónicos que pudiera reemplazar el rodamiento esférico original y brindara mejores prestaciones.
P: Los ingenieros de Timken han recibido premios por su trabajo en revestimientos. ¿Por qué no se opta simplemente por poner un revestimiento en un SRB de reemplazo?
Chovan: El revestimiento ES302 de Timken puede extender significativamente la vida útil del rodamiento sin cambiar su diseño, y esa es ciertamente una opción para los rodamientos del eje principal. El revestimiento protector agrega una segunda línea de defensa para ralentizar el proceso de desgaste causado por el deslizamiento entre los rodillos y la pista de rodadura. Ese deslizamiento causa un desgaste excesivo de la pista del rodamiento y puede provocar una falla prematura del rodamiento.
Reemplazar el SRB por un TDI, por otro lado, permite eliminar el deslizamiento de los rodillos y también prolonga la vida útil de los rodamientos de la caja de engranajes. Los SRB, por diseño, tienen un leve juego, lo que puede dar lugar a un eje principal flotante con movimiento axial. Cuando el eje se mueve demasiado, aplica cargas no deseadas a la caja de engranajes, que se encuentra justo detrás del rodamiento del eje principal.
Al cambiar por un TDI, podemos crear un sistema rígido sin juego en el rodamiento, esencialmente bloqueando ese rodamiento en su lugar y forzándolo a soportar todas las cargas para las que está diseñado. De este modo, ninguna de esas cargas se transfiere a los rodamientos de la caja de engranajes. Trabajamos con los clientes para decidir qué solución tiene más sentido para su caso de uso.
El rodamiento TDI está diseñado para eliminar el deslizamiento de los rodillos en los ejes principales de las turbinas eólicas.
P: ¿En qué estado se han mantenido los rodamientos TDI en el campo a lo largo del tiempo?
Chovan: Inspeccionamos un prototipo después de dos años de funcionamiento y estaba en excelentes condiciones, parecía casi nuevo. Otros dos fueron retirados recientemente después de cinco años y medio en funcionamiento porque las turbinas en las que estaban instalados se actualizaron con equipos de más megavatios. Los primeros datos indican que estos rodamientos habrían durado mucho más que los rodamientos del equipo original si el equipo no se hubiera actualizado.
La industria está experimentando cambios transformadores continuos, por lo que puede llevar mucho tiempo probar una nueva tecnología. Lo que está claro es que los rodamientos TDI de Timken se han vuelto más populares entre nuestros clientes de energía eólica, quienes los utilizan cada vez más para reemplazar rodamientos defectuosos en sus flotas de turbinas.
En ese sentido, actualmente estamos trabajando en una nueva versión del TDI que transformará los procesos de mantenimiento de turbinas en el campo. Tengo muchas ganas de hablar más sobre eso con los clientes.
P: ¿Cómo es trabajar en el campo de la energía eólica en este momento de la historia?
Chovan: Es una industria realmente joven y está creciendo muy rápido. La electricidad generada a partir del viento aumentó un 11 por ciento en 2020 a nivel global. Todos están compitiendo para encontrar las mejores soluciones, por lo que resulta increíblemente desafiante y gratificante a la vez hacer nuestro aporte a todas esas ideas en competencia que están ayudando a llevar más energía libre de emisiones a más hogares y empresas en todo el mundo.
Es interesante ver el proceso: a medida que bajan los costos, surgen más inversiones y, de repente, aquí estamos, con una industria que tiene sentido no solo desde una perspectiva climática, sino también desde una perspectiva de viabilidad comercial.
Published: 2021/05/17