Recubrimientos flexibles para frenar la erosión en los álabes de turbinas eólicas
Al ampliarse el tamaño de una turbina eólica, también aumenta la velocidad en la punta de los álabes y, en consecuencia, la erosión de sus bordes de ataque delanteros a causa de la lluvia, el polvo y otras partículas en suspensión. Esta erosión es mayor además tanto en intensidad como en frecuencia, y es más patente en turbinas marítimas con álabes grandes, alta velocidad en los extremos y vientos rápidos. Los efectos económicos negativos de la erosión en los álabes provocan que todos los fabricantes de turbinas eólicas trabajen en dar con una tecnología, como la adaptación de los recubrimientos protectores de la industria aeroespacial y de defensa. No obstante, estos recubrimientos han dejado de funcionar mucho antes de lo previsto, pues no abordan todos los factores implicados en la erosión de los álabes como, por ejemplo, la interacción entre las distintas capas que conforman el sistema de recubrimiento protector de los álabes y la incidencia de los procesos de aplicación en el rendimiento de los recubrimientos. El proyecto financiado con fondos europeos LEP4BLADES se propuso dar con soluciones. Sus socios desarrollaron un innovador recubrimiento polimérico de protección del borde de ataque (LEP, por sus siglas en inglés) con propiedades mecánicas y químicas especiales que evitan la erosión durante toda la vida del álabe de la turbina eólica.
Un método nuevo
Un novedoso sistema de recubrimiento LEP desarrollado por la pyme española Aerox Advanced Polymers está compuesto por una familia nueva de polímeros basados en tecnología híbrida de poliurea y poliuretano con una resistencia mecánica y química extraordinaria. La tecnología se basa en la combinación precisa de dos polímeros termoestables con distintas propiedades reológicas, térmicas, químicas y físicas. Esto crea un material de alto rendimiento con una resistencia extraordinaria a la erosión, según explica el coordinador del proyecto Guillermo Mas: «La tecnología patentada de Aerox nos permite diseñar y modificar las propiedades del polímero y tener en cuenta las duras condiciones del entorno en el que se encuentran los álabes, así como las peculiaridades de cada material y tecnología que componen los álabes».
Mejora de las propiedades
Además, mediante tecnología de procesos jerárquicos analíticos (AHP, por sus siglas en inglés), es posible ajustar la compatibilidad del recubrimiento y del material del álabe. Esta compatibilidad mecánica es fundamental para disipar los efectos causados por los impactos que recibe toda la estructura del álabe. «Gracias a la tecnología AHP, se añade al material un comportamiento viscoelástico y compatibilidad ajustable, lo que le permite absorber impactos a alta velocidad y frecuencia provocados por gotas y otras partículas que inciden sobre el borde de ataque de los álabes», explica Mas. La viscosidad permite al recubrimiento deformarse y absorber el estrés provocado por el impacto de las gotas, mientras que la elasticidad garantiza que la superficie se recupera completamente tras múltiples impactos de alta cadencia. Al mismo tiempo, las ondas de estrés provocadas por los impactos se transmiten desde el recubrimiento al álabe, lo que reduce su reflectividad y evita tener que contar con puntos de concentración de estrés en los que suele iniciarse la erosión. LEP4BLADES ofreció un sistema LEP para álabes de turbinas eólicas con una aplicabilidad extraordinaria y mayor resistencia a la erosión por lluvia en comparación con las tecnologías existentes. «También nos permitió conocer mejor los mecanismos de erosión por lluvia, los modelos teóricos que describen sus efectos y los resultados de las pruebas de erosión por lluvia, así como su relación con las condiciones reales a las que se enfrentan los álabes de turbinas», concluye Mas.
Palabras clave
LEP4BLADES, álabe, recubrimiento, erosión, turbina eólica, borde de ataque, poliurea, poliuretano, proceso jerárquico analítico
