Mais potência, mais eficiência: como os rolamentos de rolos cônicos estão transformando o setor de energia eólica

Como gerente de crescimento estratégico em energia eólica, Marlé Fernandes deve manter a Timken na liderança da transição mundial para energias renováveis.

A Timken é uma empresa de engenharia que prospera na inovação. Segundo as tendências, rolamentos de rolos cônicos (TRBs) serão cada vez mais usados em turbinas eólicas, uma tecnologia que os engenheiros da Timken passaram mais de um século aperfeiçoando.

Fernandes passa o tempo avaliando macrotendências no mercado e garantindo que os engenheiros da Timken tenham os recursos e a tecnologia para ajudar os clientes fabricantes e operadores de turbinas eólicas a serem líderes neste setor extremamente competitivo.

Um setor em constante crescimento e evolução

Não é difícil identificar macrotendências. “A energia eólica está crescendo. Estamos otimistas”, diz Fernandes. “A energia renovável está ganhando muita força e a eólica tem um papel fundamental nisso.” Conforme as empresas definem novas metas ambientais, sociais e de gestão (ESG), bem como metas de responsabilidade social corporativa (CSR), elas contam com fontes de energia renovável para ajudar a alcançá-las.

O tamanho físico das turbinas eólicas também está aumentando porque quanto maior a turbina, mais eficiente é a produção de energia. “Todos estão ansiosos para lançar a próxima maior turbina”, diz Fernandes. “Enquanto trabalhamos em uma, outra está sendo lançada. É um mercado muito agressivo.”

No fim, as enormes turbinas devem se provar extremamente confiáveis, diz ela. “As energias renováveis devem gerar um custo de eletricidade baixo e acessível para competir com qualquer outra opção existente, portanto, confiabilidade e custo são fundamentais.”

Os limites do rolamento autocompensador de rolos na posição do eixo principal

O atual setor de energia eólica comercial iniciou seu desenvolvimento na Europa durante a década de 1990, quando um rolamento autocompensador de rolos (SRB) de duas carreiras ocupava a posição do eixo principal na maioria das turbinas. Os projetistas previam amplos desalinhamentos do rolamento durante rajadas de vento e vendavais, e os SRBs funcionam bem mesmo nessas condições.

Avançando para os anos 2000, as turbinas estavam atingindo uma capacidade de vários megawatts, mas a solução do eixo principal com SRB estava apresentando muitas falhas.

“Os engenheiros da Timken descobriram que, na verdade, os SRBs funcionam bem quanto ao desalinhamento, mas não tão bem no que diz respeito à carga axial”, diz Fernandes. “A carga axial pesada pode danificar o rolamento e ser indesejadamente transferida para o componente adjacente, a caixa de transmissão, que não foi projetada para receber essa carga.”

A Timken ajudou os clientes do mercado de reposição a prolongar a vida útil da turbina ao cobrir os SRBs do eixo principal com o revestimento cerâmico resistente a desgaste ES302 fabricado pela empresa. Os engenheiros da Timken também ganharam notoriedade ao instalar rolamentos de rolos cônicos e cilíndricos confiáveis nas caixas de transmissão das turbinas.

Durante esse processo, eles projetaram o rolamento cônico interno duplo (TDI) para aplicações eólicas, uma solução prática para muitos SRBs de eixo principal.

“Alguns fabricantes ainda criam novas turbinas usando rolamentos ultragrandes que variam entre quatro a seis metros”, diz Fernandes, “mas esses projetos têm limitações. Um dos motivos é que essa dimensão é incompatível com o mercado. Os rolamentos exageradamente grandes esbarram na capacidade de fabricação industrial. Não há muitas aplicações no mundo que precisem de um anel de seis metros de diâmetro.”

O futuro com os 2TS

À medida que o tamanho das turbinas aumentava, os projetistas de equipamentos originais descobriram que poderiam reduzir ainda mais o tamanho dos rolamentos ao ampliarem a distância entre as duas carreiras, e para isso contaram com a Timken na liderança do projeto. Em vez de instalar um rolamento de duas carreiras, eles começaram a projetar dois rolamentos de uma carreira separados, o que tornou o sistema mais rígido e capaz de suportar cargas maiores. Agora, conforme as turbinas se tornam maiores, os rolamentos e os componentes auxiliares podem ter um tamanho razoável e oferecer custo-benefício.

Como os fabricantes projetam os dois rolamentos de uma carreira independentes um do outro, podem se concentrar nas necessidades exatas da aplicação para cada ponto de carga. “O projeto de dois rolamentos é muito mais abrangente em termos de confiabilidade. O TRB é uma solução melhor porque pode ser adaptado ao ângulo certo para suportar cargas axiais e radiais”, diz Fernandes.

A Timken construiu um negócio bem-sucedido que atende ao setor de energia eólica não apenas com rolamentos, mas também com acoplamentos e sistemas de lubrificação automática. “A parcela do mercado que usa nossas soluções para caixas de transmissão é uma prova de que o setor confia em nós”, diz ela.

Com um interesse cada vez maior em TRBs, principalmente na configuração de dois rolamentos de rolos cônicos separados (2TSs) no eixo principal da turbina, Fernandes espera que a reputação da Timken como especialista em energia eólica se fortaleça na próxima década.

“Faz tempo que somos líderes em rolamentos de rolos cônicos”, diz Fernandes. “Também temos uma perspectiva única que abrange diferentes aplicações, posições na caixa de transmissão e linhas de produtos de transmissão de potência. Esse histórico nos ajuda a entender as aplicações de energia eólica de forma intrínseca para que possamos impulsionar ainda mais inovação em energias renováveis”, acrescenta.

___________________________________________________________________

Os projetistas de turbinas eólicas contam com as soluções técnicas da Timken para todo o trem de força. Veja como os recursos da empresa para acoplamentos e outros componentes de transmissão de potência ajudam a tornar a energia eólica mais viável em termos técnicos e econômicos.

Published: 2022/03/17