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Eólica

Tren de Potencia y Multiplicador

ÍNDICE:

1. INTRODUCCIÓN.

2. FUNCIONES DEL MULTIPLICADOR.

3. MULTIPLICADORA TIPO PLANETARIO.

4. LUBRICACIÓN DE LA MULTIPLICADORA.

1. INTRODUCCION.

El multiplicador es el encargado de convertir las bajas revoluciones por minuto que transmite el buje en altas revoluciones por minutos que son las que necesita el generador para poder producir, consta de una serie de engranajes que en varias etapas (entre 3 y 4 etapas normalmente) aumenta la velocidad del eje cardán que une el eje de salida de la multiplicadora con el eje del generador. Por lo tanto, en su etapa de entrada suele tener entre 15-25 r.p.m. y entre 1200 y 1800 r.p.m. en la etapa de salida.  Si usásemos un generador ordinario, directamente conectado a una red trifásica de CA (corriente alterna) a 50 Hz, con dos, cuatro o seis polos, deberíamos tener una turbina de velocidad extremadamente alta, de entre 1000 y 3000 revoluciones por minuto (r.p.m.). Con un rotor de 43 metros de diámetro, esto implicaría una velocidad en el extremo del rotor de bastante más de dos veces la velocidad del sonido, lo que provocaría la rotura de la pala.

Otra posibilidad es construir un generador de CA lento con muchos polos. Pero si quisiera conectar el generador directamente a la red, acabaría con un generador de 200 polos para conseguir una velocidad de rotación razonable de 30 r.p.m.

Otro problema es que la masa del rotor del generador tiene que ser aproximadamente proporcional a la cantidad de par torsor (momento, o fuerza de giro) que tiene que manejar. Así que, en cualquier caso, un generador accionado directamente será muy pesado y caro.

La solución práctica y que está relacionada con los motores de automóviles, es la de utilizar un multiplicador. Con un multiplicador hace la conversión entre la potencia de alto par torsor, que obtiene del rotor de la turbina eólica girando lentamente, y la potencia de bajo par torsor, a alta velocidad, que utiliza en el generador.

En el multiplicador es donde se sitúa la mayor pérdida de rendimiento del aerogenerador. Para minimizar en lo máximo posible todo ello los engranajes suelen ir sumergidos en aceite lubricante y este mismo aceite se hace circular por un circuito que lo filtra, lo enfría y lo reparte por todos los elementos móviles. Este sistema de circulación consta de distintos elementos; Un grupo motobomba que lo hace circular por el circuito y que lo eleva hasta un intercooler que lo refrigera y que posteriormente lo pasa por un filtro con un sensor que alerta ante una alta cantidad de impurezas depositadas en él. Una serie de sensores miden las velocidades en distintos elementos, temperaturas, posiciones, etc.

Actualmente, las empresas punteras en el sector de los aerogeneradores están desarrollando distintas tecnologías (el generador múltipolo es la más fuerte de ellas) para prescindir de este elemento y así obtener un mayor rendimiento, minimizar averías, reducir el peso (este elemento suele pesar en torno de 15 TM en función de la potencia nominal del aerogenerador) y así rentabilizar antes el aerogenerador.

El acoplamiento entre multiplicador y generador es elástico, con capacidad de absorber desalineamientos en operación en continuo. El freno mecánico se monta sobre el eje rápido del multiplicador, y consiste en un disco, sobre el que actúa una pinza hidráulica, segura ante el fallo.

Figura 1: Multiplicadora.

2. FUNCIONES DEL MULTIPLICADOR.

-  Transmitir la potencia de giro del rotor al generador para producir energía.

-  Convierte el par de fuerza del rotor en aumento de las revoluciones.

-  Multiplica las revoluciones dependiendo del diámetro de rotor. Mayor diámetro de rotor igual a mayor ratio de transformación.

-  Adaptación evolutiva a la demanda.

3. MULTIPLICADORA TIPO PLANETARIO.

La multiplicadora tipo Planetario, es un tipo de multiplicador que se va imponiendo en la actualidad debido principalmente a  las siguientes características:

-         Alta relación de transformación.

-         Varias multiplicaciones con un juego de engranajes.

-         Menor espacio de trabajo y compacto.

-         Soporta mayores cargas.

Figura 2: Multiplicadora tipo Planetario.

4. LUBRICACION DE LA MULTIPLICADORA.

Para el correcto funcionamiento de la multiplicadora esta debe estar siempre perfectamente lubricada ya que esta formada por engranajes metálicos que al estar en movimiento, rozando con otros metales y soportando grandes esfuerzos tienden a calentarse y a degradarse, por lo que sin una correcta lubricación su vida útil se vería reducida drásticamente pudiendo provocar serías averías.

El sistema de lubricación dispone de una bomba que se encarga de:

-         Recircular el aceite y lo distribuye por los conductos internos.

-         Puede estar integrada o ser externa a la multiplicadora.

-         Los engranajes también se lubrican por salpicadura.

El aceite se debe conservar en buen estado para ello ha de ser filtrado y refrigerado o calentado para que no pierda propiedades.

1) Sistema de filtrado en línea.

Los filtros de aceite están instalados en circuitos de refrigeración de aceite.

-         Mejora la calidad del aceite.

-         Evita daños mayores a la multiplicadora.

-         Indica problemas de contaminación.

Figura 3: Sistema de filtrado en línea.

2) Sistema de filtrado fuera de línea.

-         El filtro offline está instalado de apoyo al circuito de filtrado y refrigeración.

-         El filtro offline es un circuito cerrado con su propia bomba y filtro.

-         Filtración continúa incluso con máquina parada.

-         Mayor poder de filtrado.

-         Se obtiene una gran calidad de filtrado.

-         Se alarga la vida de la multiplicadora y mejora la calidad del aceite.

-         Menos contaminación al medio ambiente.

Figura 4: Sistema filtrado fuera de línea.

3) Sistema de caldeo.

La multiplicadora está equipada con elementos de calefacción.

-         La viscosidad del aceite puede ser muy alta a bajas temperaturas.

-        El aceite con alta viscosidad es difícil de recircular y puede causar daños a la bomba.

-        La resistencia calientan el aceite y bajan la viscosidad a un nivel que es posible recircular bien.

Figura 5: Sistema de caldeo.

4) Sistema de refrigeración.

La multiplicadora esta equipada con sistemas de refrigeración del aceite encargados de mantener la temperatura en sus valores correctos para evitar que este pierda propiedades y deje de trabajar en las condiciones correctas.

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