La construcción y el principio de funcionamiento de una turbosoplante de las series actuales de Aerzen, son sencillos y eficientes al mismo tiempo. El suministro de aire en aplicaciones modernas está diseñado para garantizar la máxima disponibilidad, una alta eficiencia energética y ciclos de mantenimiento prolongados, como por ejemplo, en plantas de tratamiento de aguas residuales. Por esta razón utilizamos únicamente cojinetes de aire. No necesita aceite ni otros lubricantes, solamente aire. Hoy hablamos de los rodamientos de la tecnología turbo, de innovación y de futuro.

RODAMIENTO MAGNÉTICO VS. RODAMIENTO DE LÁMINA DE AIRE

Rodamientos basados en principios físicos simples.

Como sistema de rodamiento efectivo sin fricción mecánica, Aerzen confía en el aire comprimido de ambos rodamientos radiales del eje de transmisión y en el rodamiento axial, para absorber las fuerzas axiales. De este modo, el aire nunca se bombea externamente con alta presión hacia la carcasa del rodamiento principal, sino que se usa el principio compresor de una manera sumamente simple. Debido al desequilibrio natural, al arrancar el turbocompresor, el giro rápido del eje genera un movimiento circular excéntrico en el espacio de aire del rodamiento. A medida que el eje aumenta la presión en esta sección mínima hacia la pared del rodamiento, se genera una contrafuerza en forma de aumento de la presión.

Esta contrafuerza comprime el eje en la dirección opuesta, de forma similar a un compresor o un motor Wankel. Como la velocidad aumenta rápidamente, el eje se centra en el propio rodamiento e incrementa la presión en el espacio de aire por encima de 30 bar. Los pares de fuerza predominantes son tan altos, que mantienen el eje de manera permanente en el centro del rodamiento aunque las condiciones operativas varíen y sean considerablemente complicadas (p. ej. en caso de sobrepresiones), y todo ello en flotación libre sin contacto con la superficie.

Lo extraordinario de este principio es que en funcionamiento, el colchón de aire se forma automáticamente y por lo tanto, sin necesidad de más energía. Como alternativa, las turbosoplantes producidas por otros fabricantes funcionan con un sistema de rodamientos magnéticos cuyo objetivo también es gestionar las altas velocidades sin sistema mecánico de rodamientos. Sin embargo, los rodamientos magnéticos sí necesitan corriente eléctrica, de modo que las espirales dispuestas en círculo alrededor del eje de accionamiento puedan desarrollar sus fuerzas durante el funcionamiento y hacer que el eje gire sin fricción mecánica. Las condiciones operativas muy cambiantes ponen a prueba el complejo sistema de regulación de los rodamientos magnéticos. Se pueden producir con frecuencia paradas de seguridad de todo la turbosoplante por razones tecnológicas.

Ciclo de vida prolongado con menos costes operativos.

El principio del rodamiento de la lámina de aire no necesita regulación eléctrica, mecánica ni neumática, ni siquiera aunque la carga sufra cambios dinámicos. Sin embargo, los detractores de los rodamientos de lámina de aire —simples y eficientes— critican el hecho de que, al arrancar la turbosoplante, el eje de accionamiento se apoya en el rodamiento y genera fricción hasta crear un colchón de aire. Aerzen da respuesta a esta desventaja —teóricamente existente— con unos innovadores rodamientos de lámina de aire. Para ello, el especialista en tecnología de soplantes y compresores utiliza un revestimiento de dos componentes específicamente desarrollado y único en el mercado. Uno de estos materiales está hecho de politetrafluoroetileno (PTFE) y, el otro, a base de grafito. El PFTE es uno de los termoplásticos utilizados como revestimiento antiadherente gracias a su bajo coeficiente de fricción. Para garantizar que esta construcción pueda absorber las fuerzas de fricción que se producen en una fracción de segundo cuando se pone en marcha una turbosoplante, es necesario que la superficie tenga una gran calidad. En resumen, con la nueva Turbo.

Generation, en comparación con los rodamientos magnéticos de gran complejidad, Aerzen ha conseguido dar con una solución mucho más rentable y eficiente. Sin embargo, solo el PTFE en sí no basta como material robusto para lograr unos rodamientos que sean duraderos.

Como el efecto del compresor sobre el rodamiento comprime tanto el aire que la capa entre el anillo del rodamiento y el eje se vuelve prácticamente tan dura como el acero, Aerzen ha diseñado una capa de amortiguación adaptada específicamente para esta aplicación. Se trata de una placa metálica de un milímetro de grosor, enrollada de forma ondulada, que soporta la capa deslizante del rodamiento y capaz de absorber las vibraciones al mismo tiempo.

El aire ofrece reservas para velocidades más altas.

Gracias al sofisticado diseño de los rodamientos de lámina de aire, Aerzen ha conseguido que la construcción de una turbosoplante con el motor síncrono permanente de alta frecuencia como unidad de ahorro de energía siga siendo simple. Este tipo de rodamiento todavía dispone de reservas para soportar velocidades más altas que los rodamientos magnéticos. Como resultado, el rendimiento de las turbosoplantes se puede incrementar todavía más gracias a unos rodetes giratorios más rápidos si se utilizan los motores apropiados.

Lo que más limita el rendimiento de los rodamientos magnéticos es el sistema de control electrónico, el cual tiene que estar reajustando las fuerzas de los campos magnéticos constantemente. Los sensores rastrean de forma permanente dónde se encuentra exactamente el eje en el campo magnético. Para garantizar que el sistema permanezca activo durante un determinado período de tiempo en caso de avería, parada de emergencia o corte de corriente, las turbosoplantes deben disponer en todo momento de suministro eléctrico ininterrumpido.

Si se produce un corte de corriente, una batería garantiza el mantenimiento del campo magnético siempre que el eje haya alcanzado una velocidad no crítica para el rodamiento mecánico de respaldo. El rodamiento de respaldo, de diseño simple, es necesario para absorber la transmisión del eje del motor con el rodete en caso de parada y cuando haya que realizar trabajos de mantenimiento.

Como el diseño de los rodamientos es simple, estos solo son capaces de resistir un cierto número de averías de la planta. Sin embargo, un suministro eléctrico ininterrumpido solo ofrece la seguridad necesaria si realmente se puede disponer de él de forma segura.

Por ello, los ciclos de carga sofisticados resultan tan necesarios como el intercambio periódico de baterías como parte de un plan de mantenimiento fijo. Como consecuencia, un suministro eléctrico ininterrumpido hace aumentar inevitablemente los costes del ciclo de vida. El sistema de rodamientos magnéticos exige un gasto similar, ya que, al estar permanentemente en funcionamiento, necesita energía eléctrica de forma ininterrumpida.

Su compleja tecnología de regulación requiere intervalos regulares de mantenimiento. En comparación, los rodamientos de lámina de aire no necesitan mantenimiento y, en caso necesario, se pueden cambiar in situ con mucha facilidad durante las revisiones planificadas para la tecnología de la soplante gracias a su simple construcción. Además, los informes técnicos han confirmado que los costes de servicio totales de un rodamiento de lámina de aire son mucho menores, ya que el diseño del sistema es más simple y los proveedores de servicios están disponibles en la zona.

En última instancia, este detalle también incrementa la disponibilidad de las turbosoplantes, un aspecto que se tiene en cuenta, a más tardar, cuando al diseñar o modernizar plantas de tratamiento de aguas residuales, por ejemplo, se analiza la posibilidad de implantar sistemas redundantes.

«Tener ideas es fácil. Implementarlas es difícil» Guy Kawasaki

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