ÁREA TÉCNICA Proyecto: Lubricantes atóxicos, biodegradables y de origen renovable para Aerogeneradores

Más del 90% de los lubricantes utilizados actualmente en Europa no son biodegradables y están principalmente basados en aceites minerales (materia prima no renovable). En los últimos años está creciendo el interés por los lubricantes biodegradables y atóxicos, inicialmente desarrollados para aplicaciones a pérdida total o con riesgo de fuga, con el fin de evitar contaminaciones de ríos, lagos y acuíferos. Sin embargo, también está creciendo el concepto de renovabilidad aplicado a los lubricantes, de ahí el mayor interés en la fabricación de lubricantes a partir de ésteres vegetales.

Los biolubricantes basados en recursos renovables ofrecen grandes posibilidades para el desarrollo económico rural. Puesto que los aceites vegetales son materias primas disponibles en España, los agricultores españoles podrían beneficiarse de una mayor demanda de sus productos. El uso de lubricantes biodegradables nos permite conseguir sistemas de trabajo mucho más sostenibles y respetuosos con el medio ambiente, además de evitar las consecuencias desastrosas en el caso de derrames accidentales.

Los biolubricantes permiten obtener un rendimiento técnico similar a los lubricantes de base mineral en un gran número de aplicaciones, aún cuando existen algunas limitaciones principalmente relacionadas con temperaturas extremas. Poseen además la ventaja adicional de que son rápidamente biodegradables (se descomponen) y carecen de componentes tóxicos, tanto para el medioambiente como para el ser humano.

Verkol S.A. y Sotavento Galicia S.A. han trabajado en este campo de los lubricantes biodegradables, atóxicos y renovables dentro del proyecto BIOVESIN (Proyecto PSE 420000-2008-004) cofinanciado con fondos Feder a través del Ministerio de Ciencia e Innovación. Una vez acabado el proyecto, en la actualidad continuamos con la fase de pruebas y demostración de funcionamiento mediante las pruebas en campo que se están desarrollando en el Parque Eólico Experimental de Sotavento con un aceite para multiplicadora y una grasa para coronas de orientación.

Se pretenden lubricar todos los elementos de un aerogenerador con lubricantes de origen renovable, atóxicos y biodegradables con el fin de llevar el concepto de energías limpias hasta sus últimas consecuencias tanto en la generación (energía eólica) como en el mantenimiento del equipo (lubricantes ‘verdes’).

Para ello se ha trabajado en la elección de los fluidos vegetales y de síntesis que se ajustan a los requisitos ecotóxicos y de prestaciones técnicas, así como en la selección de los aditivos que mejoran las prestaciones de las bases lubricantes empleadas siendo a su vez conformes con los requisitos del Ecolabel, el referente europeo que especifica los requisitos para diferentes productos, entre ellos los lubricantes, con el fin de identificarlos como amigables para el medio-ambiente.

Dentro del presente proyecto se plantea la utilización de aceites de origen vegetal para la fabricación de fluidos lubricantes para aerogeneradores en los que el origen renovable de los mismos junto con su biodegradabilidad y atoxicidad puedan aportar un valor añadido dentro del concepto de energías limpias.

TECNOLOGÍA DE DESARROLLO DE BIOLUBRICANTES.

Los biolubricantes que se quieren desarrollar en este proyecto son los siguientes:

• Aceite de engranajes para la multiplicadora
• Grasa para la lubricación de la corona de orientación

Las características técnicas de los productos a desarrollar vienen fijadas por la aplicación, por los requisitos específicos del sector y por los requisitos medio-ambientales, recogidos en el referente europeo Ecolabel.

1. Sistemática de diseño

VERKOL S.A., como empresa certificada ISO-9001, tiene establecido un proceso de diseño y desarrollo de lubricantes que está secuenciado en los siguientes pasos:

1.- Definición de características
2.- Preparación de prototipos
3.- Ensayos de caracterización
4.- Ensayos acelerados de laboratorio
5.- Pruebas en bancos de ensayo
6.- Pruebas de campo

En la etapa 1 se definen las características del producto a desarrollar y se crea la Especificación de Diseño de Producto (EDP).

En las etapas 3 y 4 se verifica el diseño del producto desarrollado mediante la comprobación de los resultados del diseño frente a la EDP.

En las etapas 5 y 6 se realiza la validación. En la actualidad nos encontramos en esta etapa 6 probando los productos seleccionados en nuestras instalaciones el Parque Eólico Experimental de Sotavento.

2. Áreas de conocimiento

Las propiedades de los biolubricantes dependen fundamentalmente, del tipo y viscosidad del fluido base y de los aditivos y también, en el caso de las grasas lubricantes, del tipo y concentración del espesante y del proceso de fabricación.

Las áreas de conocimiento implicadas en el desarrollo de un biolubricante son:

• La Reología
• La estabilidad físico-mecánica
• La estabilidad química
• La Tribología
• La biodegradabilidad y toxicidad

3. Desarrollo

En los biolubricantes utilizados en este proyecto se partió de aceite de girasol alto oleico (HOSO 83%) como consecuencia de los trabajos llevados a cabo en el proyecto Biovesin comentado anteriormente.

3.1. Aceite de engranajes para multiplicadoras
El aceite de engranajes a desarrollar tiene una viscosidad de 320 mm2/s a 40ºC. El HOSO 83% tiene una viscosidad de unos 40 mm2/s a 40ºC. Esto implica que hay que emplear un espesante que nos permitan aumentar la viscosidad del fluido base. Además hay que emplear aditivos para cumplir con los requisitos técnicos exigidos (anti-oxidantes, inhibidores de corrosión, pasivadores de cobre, anti-desgaste, extrema presión y antiespumante), cumpliendo a su vez los requisitos de biodegradabilidad y toxicidad del Ecolabel, con las restricciones que esto supone (limitaciones en el tipo de aditivos y dosificación).

3.2 Grasa para la corona de orientación

Desde el punto de vista de su lubricación con grasa, la corona de orientación de los aerogeneradores se caracteriza por:

• Tener un movimiento de baja amplitud.
• Estar sometida a cargas elevadas.
• Tener los flancos de los dientes en posición vertical.
• Una tendencia a la corrosión alta.

Se han definido los componentes necesarios para una grasa con las propiedades adecuadas para la aplicación y que además cumpla con los requisitos del Ecolabel

El resultado es una grasa en grado 2, con una buena adherencia para evitar que se caiga del punto de aplicación, con propiedades anticorrosivas y un excelente resultado en el ensayo de pulverizado con agua. Dicha grasa propotipo es la que está siendo probada en la actualidad en los aerogeneradores del Parque Eólico Experimental de Sotavento.

La grasa para la corona y el aceite de multiplicadora se encuentran en funcionamiento en diferentes aerogeneradores del Parque Eólico Experimental de Sotavento. En el caso del aceite, se encuentra trabajando con normalidad después de más de 5500 horas a finales de Diciembre 2011:

• Aerogenerador AE05: aceite BIOGIR 212 en multiplicadora y grasa BIOGIR 302 en corona de orientación.
• Aerogenerador AE09: aceite BIOGIR 212 en multiplicadora
• Aerogenerador AE22: grasa BIOGIR 302 en corona de orientación.

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