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“Astraios”; el banco de pruebas para rodamientos de gran tamaño más moderno y potente del mundo, es inaugurado en la sede de Schaeffler en Schweinfurt (de izquierda a derecha): Sebastian Remelé, alcalde de Schweinfurt, Georg F. W. Schaeffler y Maria-Elisabeth Schaeffler, accionistas del Grupo Schaeffler, Reinhold Korn, jefe de proyecto responsable del diseño y construcción del banco de pruebas, Dr. Juergen M. Geissinger, Presidente de Schaeffler AG, Dra. Anja Weissgerber, eurodiputada, Heiko Roß, Director Técnico de Windreich AG, y el Dr. Arbogast Grunau, Presidente de Desarrollo de Producto en el Grupo Schaeffler Industrial.
Reducir los tiempos de desarrollo y contribuir a que el proceso de diseño de los aerogeneradores sea más fiable: el banco de pruebas para rodamientos grandes permite que rodamientos grandes de hasta 15 toneladas y 3.5 metros de tamaño, como los utilizados de forma particular en aerogeneradores, puedan probarse bajo condiciones reales de funcionamiento utilizando un amplio programa de simulación.
Los cuatro cilindros hidráulicos radiales y los cuatro axiales (a la derecha de la imagen), generan las cargas reales y los momentos dados en un aerogenerador. El cilindro hidráulico simula el peso de un buje de rotor con palas mientras que los cilindros axiales generan las fuerzas del viento.
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Susana Viloria
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Schaeffler pone en marcha el banco de pruebas “Astraios” para rodamientos grandes
Tras una fase de diseño y construcción de casi dos años, Schaeffler ha inaugurado oficialmente el mayor, más actualizado y más potente banco de pruebas para rodamientos grandes en su planta de Schweinfurt el pasado día 23 de noviembre. El banco de pruebas permite que rodamientos grandes de hasta 15 toneladas y de más de 3.5 metros, como son los utilizados en las aplicaciones en aerogeneradores, puedan ser probados en condiciones reales utilizando un amplio programa de simulación. Esto significa que Schaeffler está realizando una gran contribución para reducir los tiempos de desarrollo para los aerogeneradores y para que el proceso de diseño sea más fiable y se incremente la rentabilidad y fiabilidad de éstos. Con un coste de alrededor de 7 millones de euros, el banco de pruebas para rodamientos grandes de Schaeffler supone una significativa inversión para un mayor desarrollo de las energías renovables y para el desarrollo de la planta de producción de la compañía en Schweinfurt.
El nuevo banco de pruebas se utilizará principalmente para probar los rodamientos para aerogeneradores multi-megavatio para mejorar en el conocimiento del sistema, los factores de influencia y las interrelaciones en los trenes de potencia de los aerogeneradores, lo que permitirá obtener rodamientos con menor fricción y un diseño más seguro. Además, las pruebas proporcionarán información sobre el funcionamiento y mantenimiento de los aerogeneradores y para construcciones adyacentes óptimas, así como recomendaciones. El banco de pruebas ha sido llamado “Astraios”, titán de la mitología griega padre de los cuatro dioses de los vientos.
Schaeffler: una compañía preparada para aprovechar las oportunidades que ofrece la revolución energética
Para Maria-Elisabeth Schaeffler, accionista del Grupo Schaeffler, el banco de pruebas simboliza tanto el enorme trabajo al que nos enfrentamos en el futuro como los valores centrales de la compañía: fuerza innovadora y espíritu pionero, rendimiento, la calidad como principal objetivo, y lealtad a sus sedes. Su discurso de bienvenida destacó las oportunidades que nos presenta la revolución energética, especialmente para los sectores de maquinaria de construcción e ingeniería de planta. “Para Schaeffler, este banco de pruebas para rodamientos grandes representa un sólido paso más para reforzar el área de crecimiento estratégico que suponen las energías renovables”, explicó la Sra. Schaeffler.
La Dra. Anja Weisgerber, eurodiputada y miembro del Comité de Medioambiente del Parlamento Europeo, enfatizó la elevada posición tecnológica de Schaeffler en el sector de la energía eólica y agradeció expresamente en nombre del alcalde de Schweinfurt Sebastián Remelé y de los integrantes del consejo municipal las inversiones realizadas en la sede de Schweinfurt. Añadió, que una de las funciones centrales para los políticos es incrementar el apoyo destinado a investigación y desarrollo de los sectores de las energías renovables y de tecnología de almacenamiento de energía, e incluso expandir la red de infraestructuras más allá incluso de las fronteras nacionales.
La necesidad de una ampliación internacional de la red fue también destacada por Heiko Roß, Director Técnico de Windreich AG, una compañía que planifica, construye, financia y opera parques eólicos y que ha instalado más de 1000 aerogeneradores hasta la fecha. La mayor área de crecimiento es la región offshore frente a la costa del mar del Norte que toca a Alemania. “Este sector en particular requiere una tecnología absolutamente fiable”, explica el Sr. Roß. “Y el banco de pruebas de Schaeffler establece los prerrequisitos para que esto pueda alcanzarse.”
De acuerdo con el Dr. Juergen M. Geissinger, Presidente y Consejero Delegado de Schaeffler AG, la compañía está preparada para afrontar los retos globales que nos plantean las energías renovables gracias a sus tecnologías y productos innovadores, así como a su posición en los mercados de crecimiento. “Además de la energía eólica, la energía solar, de las mareas y de las olas están ganando cada vez más en importancia y nuestras soluciones juegan un papel muy significativo en hacer que estas nuevas tecnologías sean fiables y rentables", añadió el Dr. Geissinger.
Configuración y funcionamiento del banco de pruebas para rodamientos grandes
El banco de pruebas lleva a cabo simulaciones reales de cargas dinámicas y estáticas además de pares que actúan sobre los rodamientos del rotor y las coronas, por ejemplo. Todos los conceptos de apoyo del rotor para aerogeneradores de hasta una potencia de 6 megavatios pueden ser probados en este banco de pruebas. Las pruebas funcionales proporcionan información sobre la cinemática de los rodamientos, temperatura y comportamiento de fricción, cargas y deformación. Los datos requeridos para estas pruebas los proporcionan más de 300 sensores sobre y en los rodamientos.
El sistema generador de cargas es el componente más importante del banco de pruebas. Cuatro cilindros hidráulicos radiales y cuatro axiales están fijados el marco, y generan las cargas reales y momentos dados en un aerogenerador. Los cilindros radiales simulan el peso del buje de un rotor con palas mientras que los cilindros axiales generan las fuerzas del viento.
El rotor y el buje en grandes aerogeneradores pueden pesar más de 100 toneladas. Este peso actúa en el rodamiento y genera la llamada carga estática radial y un momento de vuelco estático. De acuerdo con esto, los cuatro cilindros radiales de dimensiones impresionantes, ya que cada cilindro puede generar un máximo de un meganewton de fuerza, el equivalente a 100 toneladas de peso. Los cilindros axiales tienen incluso más “potencia”, ya que pueden proporcionar hasta 1,5 meganewtons para simular la carga axial estática y los momentos de vuelco y giro. Estas inclinaciones y giros son comparables a la elevación, descenso y giro de la góndola.
Se puede simular varias velocidades del viento mediante el tren de accionamiento y la transmisión planetaria. Las velocidades típicas oscilan entre cuatro y 20 revoluciones por minuto y es también posible que se den velocidades significativamente mayores. Es bien sabido que el viento raramente sopla a la misma velocidad o en la misma dirección. De hecho, actúa con intensidad variable y en diferentes puntos del aerogenerador. Los momentos variables se generan en el buje del rotor, dependiendo de la posición de las palas del rotor giratorio. Si, por ejemplo, el viento actúa en la parte superior o inferior de las palas del rotor, genera el llamado momento de vuelco dinámico. Además, si el viento cambia y sopla más fuerte lateralmente, hay que añadir el momento de giro dinámico.
Todos estos factores nos indican que los aerogeneradores están sujetos a condiciones extremadamente complejas debido a las altamente cambiantes condiciones del viento. Se trata de una tarea difícil, no tan sólo para el banco de pruebas y los 8 cilindros hidráulicos que simulan todas las cargas y momentos reales, sino también para SARA, que automáticamente controla los procesos de control de las amplias mediciones, de bucle abierto y cerrado. SARA son las siglas de Schaeffler Automation System for Research & Development Applications (Sistema de Automatización para Aplicaciones de Investigación y Desarrollo de Schaeffler). SARA genera los valores objetivo de acuerdo con las cargas, controla los servo cilindros altamente dinámicos, controla todas las unidades, garantiza que todos los datos sean medidos y almacenados, es responsable de la tecnología telemétrica de medición del rodamiento, muestra todos los valores objetivo, actuales y límite, evalúa los datos medidos, y genera los registros.
