Se ha llevado a cabo un estudio de campo sobre el comportamiento de los lubricantes más utilizados en las cajas de cambio de los aerogeneradores de más de 500 parques eólicos de la Península Ibérica. El análisis estadístico revela que la naturaleza del lubricante y su composición están relacionadas con los diferentes parámetros analizados, lo que proporciona información relevante para optimizar el mantenimiento y prevenir fallos en estos equipos críticos para la generación de energía sostenible
Gracias a la colaboración entre el grupo de investigación de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica de la Universidad Politécnica de Cartagena (TribUPCT) y la empresa SGS Spain, se ha llevado a cabo un exhaustivo estudio estadístico sobre los datos obtenidos en los mantenimientos periódicos realizados en más de 500 parques eólicos situados en la Península Ibérica en el período comprendido entre 2014 y 2023.
En este estudio hemos analizado los datos obtenidos del lubricante utilizado en las cajas de cambio de los aerogeneradores en los análisis periódicos, según la norma ISO 14830-1 (que regula los requisitos para analizar estos fluidos). Estos controles constituyen una parte importante de los sistemas de monitoreo del lubricante (Lubrication Condition Monitoring o LCM) que se encuentran ampliamente establecidos en el ámbito industrial.
Cuatro lubricantes seleccionados
De los más de 48.000 registros recogidos a lo largo de los 10 años analizados y que se corresponden con una treintena de lubricantes diferentes, se han escogido los registros correspondientes a los cuatro lubricantes más utilizados, siendo dos de ellos de origen mineral y los otros dos de origen sintético. La suma de estos cuatro lubricantes supone más del 50% del total de los registros de la base de datos.
Siguiendo los requerimientos de la norma ISO 14830-1 para el seguimiento y diagnóstico tribológico de los equipos industriales —es decir, de la interacción del lubricante con los elementos que este lubrica—, cada uno de estos registros contiene información no sólo sobre los parámetros físico-químicos de las muestras recogidas, como la viscosidad o la acidez (medida con el parámetro total acid number o TAN), sino también sobre su composición y contaminación por elementos metálicos y medioambientales.
Los datos se han analizado de manera comparada para los cuatro lubricantes seleccionados, estableciendo las diferentes tendencias en los principales parámetros. Se han establecido las correlaciones existentes, analizando desde un punto de vista tribológico la relación entre la variación en el contenido de aditivos y contaminantes y su efecto en los parámetros fisicoquímicos del lubricante.
Efecto de los contaminantes y los aditivos
Además, hemos considerado los límites impuestos por la normativa como puntos de advertencia o alarma, su incidencia en función de los diferentes parámetros y su variación entre lubricantes con composiciones diferentes. De este modo, hemos podido establecer cómo la naturaleza del lubricante y el paquete de aditivos utilizado influye en el comportamiento de las cajas de cambios y la posible generación de partículas de desgaste que terminan contaminando el sistema. De la misma forma, se ha podido comprobar que la presencia de contaminantes en el lubricante tiene un efecto distinto en sus parámetros, en función de si es de origen mineral o sintético.
Para la realización del estudio estadístico, realizamos inicialmente un análisis de componentes principales (PCA) que ha permitido reducir la dimensionalidad de los registros, es decir, la cantidad de variables que se deben tener en cuenta en el estudio. Este análisis ha sido especialmente útil para reducir la dimensionalidad inicial de los 18 elementos químicos incluidos en cada registro hasta un máximo de 9 elementos con una alta influencia en la variación de los datos, permitiendo una simplificación del estudio con una pérdida mínima de información.
Posteriormente, establecimos las correlaciones existentes entre estos elementos de alta significancia y los parámetros del lubricante utilizando una técnica estadística denominada análisis de correlación de Spearman. Finalmente, comparamos las tendencias y variación en los valores de viscosidad, acidez, contenido en partículas férreas y agua entre los cuatro lubricantes, así como de la incidencia de alarmas en la desviación de estos parámetros dentro de los límites establecidos por la norma ISO 14830-1.
Mejorar los procesos de toma de decisiones
Esperamos que este análisis estadístico realizado sobre datos de campo obtenidos directamente de los parques eólicos situados en la Península Ibérica permita mejorar los procesos de toma de decisiones en el campo del mantenimiento tribológico de las cajas de cambio de los aerogeneradores, mejorando las estrategias de mantenimiento predictivo, el establecimiento de controles y la prevención de fallos de estos equipos esenciales en la generación de energía eléctrica.
Referencia:
Jiménez, A. E., Barajas, H. J., Avilés, M. D., Martínez-Mateo, I. J., & Carrión-Vilches, F. J. (2025). Lubricant Performance in Wind Turbines: A Data Study in Real-Use Conditions. Lubricants, 13(9), 397. https://doi.org/10.3390/lubricants13090397
Autores del artículo divulgativo:
Ana Eva Jiménez Ballesta, Hector Julian Martín Barajas, María Dolores Avilés González, Isidoro José Martínez Mateo, Francisco J. Carrión Vilches
Grupo de Ciencia de Materiales e Ingeniería Metalúrgica
Universidad Politécnica de Cartagena
Fuente: Scientias
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