Cómo la filtración magnética de aceite ayuda a que las cajas de engranajes funcionen por más tiempo

Por Paul Dvorak | 3 de noviembre de 2016

randy joven/ Vicepresidente de Operaciones / FilterMag

randy joven

Según el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), los problemas de las cajas de engranajes son la causa número uno del tiempo de inactividad de las turbinas. Aunque la industria eólica está entendiendo por qué las cajas de engranajes no funcionan durante 20 años, aún es necesario vigilarlas de cerca a través de sistemas de monitoreo de condición y análisis de aceite regulares. La razón por la que una caja de cambios necesita mucha atención es la falla de los cojinetes, especialmente en el eje de alta velocidad. Actualmente, la mayoría de las fallas en los cojinetes eventualmente resultan en un cambio de caja de cambios.

NREL también cita el costo promedio para cambiar una torre de soporte de eje de alta velocidad en alrededor de $ 46,000. Lo que es peor es el costo promedio para cambiar la caja de cambios. Se trata de $ 424,000.

Una instalación típica de turbina eólica envuelve un FilterMag XT8PR alrededor de un filtro de aceite de caja de cambios. Una banda de acero inoxidable asegura los imanes a la carcasa del filtro de aluminio. Las partículas capturadas se limpian de la pared interior de la carcasa durante un cambio de filtro.

Sin embargo, el uso de la filtración magnética para capturar los desechos de un cojinete defectuoso, junto con la detección temprana, podría ahorrarle a un operador más de $300 000 por la falla de un solo cojinete. Y cuando las cajas de engranajes se instalan en turbinas eólicas marinas, como lo estarán en algunas unidades de 8 MW, una vida útil prolongada de la caja de engranajes es aún más importante.

En general, se acepta que cuando se detecta un rodamiento averiado lo suficientemente pronto y se controla el daño al resto de la caja de cambios, entonces es posible reemplazar un rodamiento en lugar de tener que cambiar la caja de cambios. El monitoreo de la condición con una evaluación temprana con boroscopio puede identificar el problema del rodamiento. Las partículas más dañinas tienen un tamaño inferior a 10 µm, lo suficientemente pequeñas como para pasar por la filtración estándar. La filtración magnética puede mitigar el daño colateral al resto de la caja de engranajes al capturar los desechos generados por un rodamiento que falla lentamente.

Para probar la captura magnética de partículas finas de acero en el aceite de la caja de engranajes, tres turbinas eólicas de 1,5 MW monitoreadas por análisis del aceite de la caja de engranajes se equiparon con un par de filtros magnéticos en sus carcasas de filtros existentes. Se usó filtración Hydac de 5 µm en cada turbina. El muestreo de aceite se realizó 1, 2 y 4 meses después de la instalación del imán.

El análisis del aceite de la caja de engranajes sometido a filtración magnética con un filtro convencional de 5 µm reveló una reducción general del 78 % en la contaminación del aceite, lo que conduce a una vida útil calculada del 50 % más prolongada de los rodamientos y un 30 % más de vida útil de los engranajes.

La prueba demostró que era posible una reducción del 78% en las partículas totales después de cuatro meses. El recuento medio de partículas ISO 4406 cambió del 17/19/14 al 15/17/12. Según datos de Noria Corporation, este cambio de dos códigos indicaría que los rodamientos podrían durar un 50% más y los engranajes un 30% más. Noria es una empresa de capacitación y consultoría en tribología con sede en Tulsa.

Los filtros magnéticos están disponibles para la mayoría de los filtros de aceite existentes. El diámetro exterior de un filtro de aceite giratorio o el diámetro exterior de un cartucho de filtro determina qué unidad se adapta a una aplicación particular. Las trampas magnéticas también funcionan en sistemas hidráulicos.

Se diseccionó un filtro de aceite enroscable típico que había sido equipado con un FilterMag para mostrar las partículas de acero capturadas y mantenidas en su lugar por los imanes. La imagen de la derecha es una vista microscópica de partículas capturadas, todas menores de 20 micrones.

Los filtros magnéticos son reutilizables y, por lo general, duran más que el equipo en el que están instalados. Hay otros tipos de filtración magnética disponibles, pero generalmente requieren equipos de plomería en línea.