Ajuste del ángulo de las palas en aerogeneradores
Cilindros hidráulicos

Los cilindros hidráulicos de Hänchen de Ostfildern, cerca de Stuttgart, son componentes tan fiables. Han demostrado su eficacia durante más de 12 años en las instalaciones de la séptima empresa más grande del mundo en el sector de la energía eólica, en las estrictas condiciones mencionadas. La empresa de Hamburgo ha desarrollado instalaciones eólicas que pueden alcanzar los cinco megavatios o más. Actualmente está construyendo los aerogeneradores marinos más potentes del mundo.

La gama de productos del fabricante de "molinos de viento" incluye actualmente instalaciones que alcanzan potencias nominales de 1.500 a 5.000 kilovatios. REpower apuesta por la máxima calidad, fiabilidad, competencia tecnológica y precisión en los detalles, y espera lo mismo de sus socios y proveedores. Por lo tanto, a la hora de seleccionar a los proveedores, se presta especial atención a la alta calidad de los componentes. Sólo así es posible el desarrollo y la producción de instalaciones multimegavatios. Hasta ahora, REpower ha construido 1.600 de estos generadores en tierra. Sin embargo, las dos instalaciones instaladas en el mar plantean exigencias especialmente elevadas: estas instalaciones, que requieren muy poco mantenimiento, son especialmente adecuadas para su uso en alta mar.

En 90 instalaciones eólicas que REpower adquirió del astillero Husumer Schiffswerft HSW, los cilindros hidráulicos de Hänchen se utilizan sin problemas desde hace 12 años para el ajuste del ángulo de las palas. Gracias a su estabilidad en 90.000 horas de funcionamiento, ofrecen una fiabilidad extremadamente alta.

REpower trabaja actualmente con ajustes de ángulo de pala electromecánicos en las instalaciones eólicas. Esto se debe a la filosofía de seguridad de la empresa: para que el rotor pueda detenerse en caso de emergencia bajo cualquier circunstancia, son imprescindibles tres mecanismos de ajuste de pala que funcionen independientemente entre sí en una construcción sin freno de servicio. Las instalaciones de HSW equipadas con los cilindros de Hänchen siguen una filosofía de seguridad diferente. En ellas, el freno y el mecanismo de ajuste están separados: "Actualmente estamos optando por la construcción sin frenos", explica Petersen, que también ha escrito un libro infantil sobre la construcción de instalaciones eólicas. "Los cilindros hidráulicos de Hänchen no tienen nada que envidiar a los accionamientos eléctricos, sobre todo en lo que respecta a rendimiento y fiabilidad."

REpower adoptó la tecnología para el ajuste hidráulico del ángulo de las palas del astillero Husumer Schiffswerft. Y el principal argumento para seguir utilizando los cilindros de Hänchen Hydraulik de Ostfildern fue su alta fiabilidad. En los 12 años que llevan en funcionamiento los 90 aerogeneradores, no se han producido fallos relacionados con averías. “Los cilindros hidráulicos de Hänchen no son, con toda seguridad, uno de nuestros problemas. Esto lo demuestra el hecho de que no hemos almacenado elementos de repuesto para ellos”, subraya el ingeniero Oliver Blum, que trabaja junto con Petersen en el servicio de asistencia. “Porque la tasa de fallos de las tecnologías electromecánicas es algo mayor debido a la tecnología.”

Los cilindros Hänchen, catalogados como cilindro especial debido a una rosca especial del vástago, mueven tres palas de rotor simultáneamente alrededor de su eje longitudinal mediante una varilla de empuje. Forman el rotor con un diámetro de 57 m. El mecanismo de ajuste funciona de forma similar al de una hélice de barco moderna. El cilindro hidráulico debe posicionar las palas con una precisión de hasta 0,1 grados. Esta es la única manera de realizar el posicionamiento exacto del ángulo de las palas especificado por el desarrollo. Las varillas de empuje de los cilindros recorren tanto micro movimientos como recorridos continuos. Dependiendo de la velocidad del viento, se alcanza así el punto de funcionamiento que garantiza una velocidad constante del generador. El funcionamiento de control es decisivo aquí. Porque los movimientos mínimos constantes están asociados a altas cargas para el funcionamiento de la instalación. Precisamente estos micro movimientos suponen un reto para la mecánica, la electromecánica y la hidráulica por igual: Debe garantizarse que la lubricación esté asegurada incluso con movimientos mínimos continuos en un sector de 0,5 mm.

A esto se añaden las condiciones ambientales extremas: La instalación debe funcionar con la misma precisión a una temperatura del aire de -15° C que a +45° C, y la humedad y el aire salino no deben causar problemas. Aquí, Hänchen puede recurrir a la experiencia adquirida con el uso de cilindros de alto rendimiento, como los que se utilizan en altos hornos en una atmósfera que contiene ácido fluorhídrico para mover moldes de hasta 35 t de acero incandescente con varios Hz en funcionamiento las 24 horas.

El reto reside en la regulación óptima. La instalación intenta mantener una determinada velocidad de rotación y, por tanto, una determinada fuerza. El concepto prevé dos niveles de fuerza en función de la fuerza del viento. Estos puntos de fuerza se sitúan en 1.000 o 1.500 revoluciones en el generador, que son suministradas por el rotor a través de un engranaje. Deben abordarse de la forma más constante posible para evitar fluctuaciones en la red eléctrica. Por lo tanto, el ajuste de las palas debe garantizar que, con el aumento del viento, las palas se retiren del viento incluso en aire racheado y, por lo tanto, la velocidad de rotación se mantenga constante a 23 revoluciones del rotor por minuto.

El cilindro hidráulico funciona aquí con un sistema de medición de la carrera integrado. Hänchen suministra para ello la unidad completa, que constituye un sistema pequeño especialmente exacto, compacto y fiable. Funciona con una carrera de 380 mm y necesita una presión de 160 bar. Por razones de seguridad, la unidad hidráulica funciona con un acumulador: éste proporciona una reserva de presión incluso en caso de fallo de la unidad, para retirar inmediatamente las palas del viento en caso de problemas. De este modo, los cilindros hidráulicos  no sólo garantizan precisión, resistencia y fiabilidad, sino que también demuestran su idoneidad para tareas relevantes para la seguridad. Precisamente en las condiciones más exigentes de la energía eólica marina, los especialistas en hidráulica de la región de Stuttgart esperan una ampliación significativa de este segmento de mercado.