Eje de accionamiento de turbina eólica

Tipos de Ejes de Transmisión de Aerogeneradores

El eje de transmisión del aerogenerador es un componente crucial del sistema del aerogenerador, que conecta el rotor de la turbina con el generador y transmite la energía mecánica generada por el viento en energía eléctrica. Se han diseñado varios tipos de ejes para satisfacer distintos diseños y requisitos operativos de aerogeneradores. A continuación, se presentan algunos de los tipos más comunes:

• Ejes Sólidos

  Los ejes sólidos son el diseño más simple, y están compuestos por una única pieza sólida de metal. Son muy robustos y fiables, lo que los hace apropiados para aerogeneradores con una producción de energía baja a moderada. No obstante, son pesados, lo que puede ser una desventaja en algunas aplicaciones.

• Ejes Tubulares

  Los ejes tubulares están diseñados como tubos huecos. Este diseño reduce el peso mientras mantiene alta resistencia, lo que los hace adecuados para aerogeneradores a gran escala con diámetros de rotor grandes. Su naturaleza hueca también permite una fácil disposición de otros sistemas, como los cables eléctricos.

• Ejes Compuestos

  Los ejes compuestos están fabricados con materiales compuestos, como fibra de carbono o fibra de vidrio. Estos materiales son muy ligeros y tienen alta resistencia a la corrosión, lo que prolonga la vida útil del eje de transmisión. Los ejes compuestos se utilizan principalmente en aerogeneradores marinos, donde la reducción de peso y la resistencia a la corrosión son vitales.

• Ejes Multiseccionados

  Los ejes multiseccionados están formados por dos o más secciones interconectadas. Este diseño permite mayor flexibilidad y ajustabilidad en la longitud del eje, lo que facilita su instalación y mantenimiento. Los ejes multiseccionados son apropiados para grandes aerogeneradores con alta producción de energía.

• Eje de Transmisión Preston

  El eje de transmisión Preston es un tipo de eje de aerogenerador diseñado para minimizar la vibración y mejorar la transmisión suave de energía eólica. Consiste en varios componentes clave, como el eje, el acoplamiento y el rodamiento, que trabajan juntos para asegurar una conversión de energía confiable y eficiente. El eje de transmisión Preston se está volviendo más común en los aerogeneradores modernos debido a su alto rendimiento y durabilidad.

Especificaciones y Mantenimiento del Eje de Transmisión de Aerogeneradores

Los ejes de transmisión de aerogeneradores están diseñados para manejar grandes cargas radiales y transferencias de par con una fiabilidad excepcional. Las especificaciones varían según el tamaño y tipo de aerogenerador, pero aquí a continuación se detallan algunas especificaciones generales:

• Material: El eje de transmisión generalmente está hecho de acero al carbono como S355, S460 o S690. Estos son aceros de baja aleación que se utilizan comúnmente en la construcción y tienen alta resistencia y buena soldabilidad. El acero aleado es un acero que contiene elementos de aleación como cromo, níquel, molibdeno, vanadio o tungsteno, que mejoran sus propiedades mecánicas. Por ejemplo, puede tener mejor capacidad de temple, resistencia al desgaste o resistencia a la corrosión. El acero inoxidable es una aleación de acero con un contenido mínimo de 10.5% de cromo que es resistente a la oxidación y la corrosión en muchos entornos. Se utiliza a menudo en aplicaciones marinas, procesamiento químico y fabricación de alimentos. Otros materiales incluyen hierro fundido, hierro dúctil, aluminio, cobre y latón.
• Diámetro: Los ejes de transmisión de aerogeneradores tienen un diámetro grande, que varía entre 200 y 1,200 mm, dependiendo del tamaño de la turbina. El eje debe ser lo suficientemente grande como para soportar las cargas que experimenta sin estrés o deflexión excesiva. También debe estar diseñado aerodinámicamente para reducir la resistencia del viento y el ruido. El tamaño del eje es un compromiso entre la resistencia, el peso y el costo.
• Longitud: La longitud del eje de transmisión puede variar de 1 a 6 metros. La longitud del eje está determinada por el diseño del aerogenerador y la distancia entre el rotor y el generador. Los ejes más largos pueden transmitir par a mayores distancias, pero pueden estar sujetos a más vibración y deflexión.
• Rodamientos: Los ejes de aerogeneradores utilizan rodamientos de elementos rodantes (REB) para reducir la fricción entre las partes móviles. Estos rodamientos utilizan bolas, rodillos u otros elementos para distribuir las cargas y reducir el desgaste. El número de REB depende del tamaño del eje y de los requisitos de la aplicación. Para aerogeneradores grandes, pueden ser necesarios múltiples REB para soportar el peso del rotor y las fuerzas generadas por el viento.
• Acoplamientos: Los ejes de transmisión utilizan acoplamientos para conectar el rotor al generador y pueden ser rígidos, flexibles o fluidos. Los acoplamientos rígidos se utilizan comúnmente en aerogeneradores porque transmiten el par de manera precisa entre el eje y los componentes que conectan. También pueden acomodar desalineaciones entre el eje y los componentes que conectan.
• Par: La turbina genera un par de 1.5 a 20 MW, dependiendo del tamaño del generador y de la velocidad del viento. El eje de transmisión debe transmitir este par del rotor al generador, y también debe estar diseñado para reducir el ruido y la vibración.
• Velocidad: La velocidad del rotor varía entre 10 y 30 RPM, dependiendo de la velocidad del viento y del diseño de la turbina. El eje de transmisión debe estar diseñado para manejar las altas velocidades de rotación asociadas con la operación de aerogeneradores.
• Tratamiento de Superficie: El tratamiento de superficie del eje del aerogenerador es esencial para su rendimiento y longevidad, y puede incluir procesos como recubrimiento, pulido, anodizado y galvanizado. El recubrimiento protege el eje de daños ambientales y desgaste al agregar una capa protectora a su superficie. También mejora la apariencia del eje. El anodizado es un proceso electroquímico que convierte la superficie de una parte de metal en una capa decorativa, resistente al desgaste y a la corrosión. Aumenta el grosor de la capa de óxido natural en la parte de aluminio. El galvanizado aplica un recubrimiento de zinc al acero o hierro para protegerlo de la corrosión.

Los ejes de aerogeneradores requieren mantenimiento regular para asegurar un rendimiento óptimo y longevidad. Aquí están algunos consejos de mantenimiento:

• Revise y mantenga regularmente el eje de transmisión, los rodamientos y otros componentes para detectar signos de desgaste, daño y aflojamiento.
• Verifique regularmente el sistema de lubricación y asegúrese de que todas las partes móviles estén adecuadamente lubricadas para reducir la fricción y el desgaste.
• Monitoree la temperatura del eje de transmisión y los rodamientos. Las altas temperaturas pueden indicar fricción excesiva o sobrecarga, lo que requiere atención inmediata.
• Asegúrese de que todos los tornillos y sujetadores estén bien apretados para evitar aflojamiento y daños a los componentes que conectan.
• Elimine el polvo, la suciedad y los residuos del eje de transmisión y los rodamientos para prevenir daños y reducir la vida útil de los componentes.

Cómo elegir ejes de transmisión de aerogeneradores

Hay varios factores a considerar al elegir un eje de aerogenerador para fines de reventa. Estos incluyen lo siguiente:

• Material

  El material utilizado para fabricar los ejes de aerogeneradores es importante, ya que determina la durabilidad y la resistencia del eje. La mayoría de los ejes están hechos de acero, ya que tiene alta resistencia a la tracción y es difícil de romper. La fibra de carbono es otro material utilizado para fabricar ejes de transmisión. Es preferido porque es ligero. Considere las necesidades del mercado objetivo al elegir ejes de transmisión para tener en stock. Si buscan resistencia y durabilidad, opte por ejes de acero.

• Tamaño

  Los ejes de aerogeneradores vienen en diferentes tamaños. El tamaño del eje afecta el rendimiento del aerogenerador. Un eje más grande transferirá más potencia que un eje más pequeño. Un eje bien dimensionado asegurará que el aerogenerador funcione sin problemas. Es importante tener diferentes tamaños de ejes de transmisión para satisfacer las necesidades de varios clientes.

• Balance

  Al elegir ejes de transmisión, considere el balance. Un eje bien equilibrado rotará suavemente sin vibraciones. Las vibraciones pueden causar daños a otras partes del aerogenerador, como los rodamientos. Un eje bien equilibrado reducirá los costos de mantenimiento para los clientes.

• Longitud

  La longitud del eje de transmisión de la turbina es un factor importante a considerar al elegir un eje de aerogenerador. Los ejes más largos pueden transferir más potencia que los ejes más cortos. La longitud del eje requerido dependerá del tamaño del aerogenerador. Mantenga en stock ejes más largos para acomodar aerogeneradores más grandes.

• Par

  Los ejes de transmisión están diseñados para manejar diferentes cantidades de par. Como se mencionó anteriormente, los ejes más grandes pueden transferir más potencia. Esto significa que pueden soportar más par que los ejes más pequeños. Si los clientes buscan ejes para grandes aerogeneradores, necesitarán ejes que puedan manejar un par alto.

• Velocidad

  La velocidad del eje de transmisión del aerogenerador está determinada por su longitud. Los ejes más largos rotan a una velocidad más baja en comparación con los ejes más cortos. Al elegir un eje de transmisión, considere los requisitos de velocidad de los clientes objetivo.

Cómo realizar el reemplazo del eje de transmisión de aerogeneradores

Reemplazar los ejes de aerogeneradores no es tarea fácil. Necesita mucha planificación y preparación. Los ejes de aerogeneradores son grandes y pesados. Pueden pesar cientos de kilos. Levantarlos requiere mucha experiencia. Si no se levantan adecuadamente, pueden causar lesiones graves. Antes de reemplazar el eje, se debe sacar el aerogenerador de servicio. Esto es para asegurar que no haya viento en la turbina durante el reemplazo.

El reemplazo de los ejes de aerogeneradores debe ser realizado únicamente por personal capacitado. Aquellos que hayan leído el manual y hayan pasado por la capacitación pueden reemplazar el eje de forma segura. El manual contiene mucha información de seguridad que debe leerse antes de realizar el reemplazo. Solo levante el eje utilizando puntos de elevación aprobados. El manual proporcionará los puntos de elevación aprobados.

Para reemplazar el eje, siga los pasos en el manual de servicio del fabricante del aerogenerador. El manual tendrá pasos detallados sobre cómo reemplazar el eje de manera segura. Primero, el rotor y el generador deben desconectarse del eje. Luego, el eje debe desatornillarse de la caja de engranajes o de la base. Después de eso, se debe levantar el nuevo eje en su lugar utilizando métodos de elevación aprobados. El eje debe atornillarse firmemente usando los valores de par especificados. Luego, el rotor y el generador deben reconectarse al eje.

Preguntas y Respuestas

Q1: ¿De qué están hechos los ejes de transmisión de aerogeneradores?

A1: Los ejes de transmisión de aerogeneradores están hechos principalmente de acero. Esto incluye acero al carbono y acero aleado. Estos materiales son populares por su resistencia y durabilidad. Sin embargo, algunos ejes de transmisión están hechos de otros metales, como aluminio. Esto se debe a que es resistente a la corrosión y tiene una buena relación resistencia-peso.

Q2: ¿Cómo mantienen las personas los ejes de transmisión de aerogeneradores?

A2: Se realizan inspecciones regulares para identificar signos de desgaste o daño. Los ejes de transmisión se lubrican para reducir la fricción. La alineación y la tensión se ajustan para asegurar una distribución uniforme de la potencia. Las partes desgastadas se reemplazan para prevenir fallas en el eje de transmisión.

Q3: ¿Cuál es la función de un eje de transmisión de aerogenerador?

A3: El eje de transmisión del aerogenerador es un componente crítico de la turbina. Ayuda a transferir la energía rotacional de las palas del aerogenerador al generador, donde la energía se convierte en electricidad. Permite que el aerogenerador produzca electricidad de manera eficiente.

Q4: ¿Cuáles son los desafíos de un eje de transmisión de aerogenerador?

A4: El eje de transmisión experimenta altos niveles de tensión porque debe transferir potencia del rotor al generador. También debe soportar cargas variables e intermitentes debido a cambios en la velocidad del viento. Otro desafío es mantenerlo bien lubricado para prevenir fallas de lubricación, lo que puede causar daños al eje.