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Lubricantes atóxicos, biodegradables y de origen renovable para Aerogeneradores

ANTECEDENTES:


En la actualidad, 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 ha crecido 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 efectos contaminantes en ríos, lagos y acuíferos. Paralelamente, también se ha incrementado 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 abundantes en España, los agricultores 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 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. vienen trabajando 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. En la actualidad, una vez acabado el proyecto, nos encontramos en la fase de ensayos y demostración del funcionamiento con pruebas de campo que se están desarrollando en el Parque Eólico Experimental Sotavento con un aceite para multiplicadoras y una grasa para coronas de orientación.

OBJETIVOS:


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, referente europeo que especifica los requisitos para diferentes productos, entre ellos los lubricantes, con el fin de identificarlos como amigables para el medio-ambiente.

METODOLOGÍA:


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

TECNOLOGÍA PARA EL 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 ha establecido un proceso de diseño y desarrollo de lubricantes secuenciado en los siguientes pasos:

  1. Definición de las 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 del Producto (EDP).

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

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

2. Áreas de conocimiento

Las propiedades de los biolubricantes dependen fundamentalmente, del tipo y viscosidad del fluido base, de los aditivos, y para el caso, de las grasas lubricantes, del tipo y concentración del espesante, así como 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%).

3.1. Aceite de engranajes para multiplicadoras

El aceite de engranajes a desarrollar ha de tener una viscosidad de 320 mm2/s a 40ºC. El HOSO 83% tiene una viscosidad de unos 40 mm2/s a 40ºC. Esto implicaba el empleo de un espesante que nos permitiese aumentar la viscosidad del fluido base. Además se han de 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 las exigencias 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 Sotavento.

SITUACIÓN ACTUAL:


La grasa para la corona y el aceite de multiplicadora se encuentran en fase de ensayo en diferentes aerogeneradores del Parque Eólico Experimental Sotavento. Con una periodicidad de seis meses se toman muestras para análisis y evaluación de su comportamiento. Los aerogeneradores que participan en estas pruebas son:

  • 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