MULTIPLICADORA DE AEROGENERADOR CON ATMÓSFERA CONTROLADA.

Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada. Sumario de la invención 1. Ámbito de la invención La presente invención se refiere al ámbito de las turbinas eólicas y, concretamente, a los sistemas de aceite, ya sean de aceites hidráulicos o de lubricación. 2. Fundamentos Es requisito de las turbinas eólicas actuales contar con una vida útil de veinte años. Se exige por tanto que los sistemas mecánicos tengan una vida prolongada, lo que requiere un mantenimiento adecuado de los aceites hidráulicos y de lubricación. Ello implica cambiar el aceite a intervalos de tiempo predeterminados debido a la degradación de sus propiedades. Cambiar el aceite al aire libre es costoso y siempre representa un riesgo ecológico. Limitar el número de cambios de aceite o eliminarlos por completo en los veinte años de vida útil de la máquina tiene como resultado una considerable reducción de los costes de mantenimiento y del riesgo ecológico. En vista de que el número de parques eólicos va en aumento, las ventajas que supone la limitación o eliminación de los cambios de aceite adquieren, ahora y en el futuro, suma importancia. La degradación del aceite en las turbinas eólicas se debe, principalmente, a dos factores: la oxidación y la contaminación del agua. Factores adicionales como la deformación viscosa de las moléculas de la cadena de aceite, que provoca una reducción de la viscosidad con el paso del tiempo, tienen una influencia mucho menor en las propiedades del aceite y, en el caso de algunos aceites, resultan inapreciables. El efecto de arco eléctrico debido a descargas electrostáticas o de corriente de fuga puede ser considerable en algunos casos y favorecer la oxidación del aceite y la formación de barniz. La presencia de oxígeno en la atmósfera en contacto con el aceite es también un factor que contribuye en gran medida a que se desencadene este proceso. La eliminación del oxígeno y la humedad de la atmósfera en contacto con el aceite, y su sustitución por gases inertes, tendrá como resultado la supresión de los fenómenos antes descritos, con lo que la vida del aceite se prolongará considerablemente. El objeto de esta invención es proporcionar un sistema para conseguir ese objetivo. En última instancia, con el sistema de la presente invención, una adecuada formulación de los aceites, sistemas de filtrado apropiados y procedimientos de mantenimiento, es posible disponer de una multiplicadora de turbina eólica, o un sistema hidráulico, lubricado de por vida. Esto representaría una mejora considerable respecto de la tecnología actual en términos de riesgos ecológicos y costes de mantenimiento, especialmente en el caso de las turbinas eólicas instaladas en alta mar. Puede ser también un factor importante a la hora de hacer posible el uso de aceites vegetales biológicos y biodegradables susceptibles de sufrir hidrólisis y una más rápida degradación, en turbinas eólicas. Breve resumen de la invención Los sistemas de aceite se componen, por lo general, de un depósito principal para el almacenamiento del aceite, uno o más sistemas de bombeo conectados a dicho depósito, sistemas de filtrado en línea con dichas bombas y circuitos de aceite a través de los cua- 2 ES 2 361 100 A1 2 les circula el aceite antes de volver al depósito principal. Estos circuitos incluyen tuberías, válvulas de purga, filtros y conductos internos de los dispositivos de funcionamiento mecánico. Salvo la conexión del depósito principal a las bombas, el denominado lado de admisión de la bomba, que puede funcionar a una presión inferior a la atmosférica, el resto de los circuitos funcionan a una presión más alta o ligeramente más elevada que la presión atmosférica. Dichos lados de admisión de las bombas están bien sellados y el aire no puede penetrar por esas áreas en el sistema de aceite. Es en el espacio situado encima del nivel del aceite en el tanque principal y en la parte interior de los dispositivos, tales como las multiplicadoras de las turbinas eólicas, donde se sitúan los respiraderos a través de los cuales el aceite queda expuesto al oxígeno y a la humedad. En la presente invención dichos respiraderos están cerrados permanentemente o cuentan con una válvula de apertura que sólo se puede abrir de forma controlada cuando se cumplen determinadas condiciones especiales. En la presente invención, el espacio de aire situado encima del aceite en el depósito principal o dentro de los alojamientos de dispositivos tales como la multiplicadora, se conecta, cuando procede, a una fuente de gas inerte, como nitrógeno, argón, otros gases nobles, CO2 o mezclas de los mismos, a través de una válvula de control. La presión en dicho espacio situado encima del aceite se mantiene siempre ligeramente más alta que la presión atmosférica a fin de que el aire no pueda entrar en el mismo y se garantice la presencia de gas inerte. Esta presión debería ser, preferiblemente, de entre 0,1 y 0,3 bares superior a la barométrica. Cualquier fuga que se produzca a través de las juntas de los citados dispositivos se corrige mediante una válvula de control que permite la entrada de más gas inerte en el espacio libre y mantiene así la presión preestablecida. La fuente de gas inerte puede ser un depósito o un tanque, presurizado a una presión elevada para conseguir almacenar un gran volumen de gas inerte, o cualquier otra fuente, como gas líquido mantenido criogénicamente o una planta de producción de gas inerte que se encuentre dentro, o en las proximidades de las instalaciones de la turbina eólica. Cualquiera de las citadas fuentes de gas inerte, ya se trate de cilindros a alta presión, cilindros criogénicos o plantas de producción de gas inerte, están ya disponibles en el mercado y se usan de forma habitual en sistemas de inflado de neumáticos, instalaciones de soldadura, clínicas y centros médicos. Puesto que dichas fuentes están disponibles con distintos niveles de capacidad, serán los objetivos de mantenimiento del responsable de la turbina eólica los que determinen cuál deba usarse en este caso. Una planta productora de gas puede ser aconsejable, principalmente, para instalaciones en alta mar que tengan periodos de mantenimiento muy prolongados, quizá de varios años, y dispongan de agua marina para cubrir las necesidades de refrigeración que presentan algunas plantas de este tipo. Puede que un tanque presurizado de gran tamaño sea suficiente para que los periodos de mantenimiento de una instalación en alta mar sean de varios años, ya que la pérdida de gas a través de las juntas se considera bastante reducida. Cada vez que la presión dentro del citado tanque o depósito cae por debajo de un valor predetermina- 3 do que se considera cercano al agotamiento del gas, se genera una señal de advertencia que indica que es necesario reemplazar dicho cilindro de gas. De esta manera se crea permanentemente una atmósfera inerte y artificial encima del aceite que impide que éste entre en contacto con el oxígeno y la humedad. El espacio situado encima del aceite puede vaciarse de aire durante el montaje de la máquina y rellenarse con el gas inerte, o no. En este último caso, con el tiempo se producirá la dilución del aire, ya que el aire que se escape por las juntas de los dispositivos en funcionamiento se reemplazará por cantidades correspondientes de gas inerte. Esto tiene lugar a lo largo de prolongados periodos de tiempo, ya que la tasa de fuga a través de las citadas juntas es muy pequeña. Se puede conseguir un acortamiento del tiempo de dilución abriendo una válvula de descarga adicional que comunique el aire situado encima del aceite con la atmósfera exterior a fin de crear una fuga controlada de mayor volumen con la diferencia de presión positiva prefijada en el dispositivo y la presión barométrica exterior. Una válvula de alimentación conecta la citada fuente de gas inerte, un ejemplo de la cual puede ser un tanque, con el espacio de aire situado encima del aceite dentro del dispositivo de trabajo, y libera dicho gas inerte de manera controlada. Una pluralidad de sensores de presión (o, como mínimo, uno) miden continuamente la presión en dicho espacio de aire y el valor obtenido se compara con la presión barométrica. Cuando la diferencia entre ambas se sitúa por debajo de un valor predeterminado, la citada válvula de alimentación se abre automáticamente hasta que la presión en el espacio libre recobra el nivel deseado. Las válvulas y los sensores de presión pueden conectarse a un módulo de control que se puede programar para controlar la apertura de la válvula de alimentación y para abrir una válvula de emergencia que permita descargar los gases del espacio de aire situado encima del aceite en caso de que la presión en el mismo supere un valor prefijado. El sistema de control puede generar una señal de advertencia cuando...

1. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada compuesta por al menos un depósito donde se almacena un aceite de lubricación en contacto con un gas, y un conjunto de sensores en el interior y exterior del depósito conectados a un módulo de control que monitoriza los datos de dichos sensores y coordina la activación de un conjunto de válvulas caracterizada porque dispone una fuente de alimentación (T, Z, O) que inyecta un gas inerte en el depósito a una presión superior a la presión atmosférica, un respiradero de apertura controlada (L), un conjunto de sensores de presión de gases (U), un conjunto de juntas de sellado de gases, un conjunto de sensores de oxígeno (X), un conjunto de sensores de humedad (N), y un conjunto de detectores de mezclas de gases alojados en el interior del depósito. 2. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada según reivindicación 1 caracterizada porque la fuente de alimentación (T, Z, O) inyecta un gas a presión dentro del depósito cuando se detecta un descenso de la presión barométrica en el interior del depósito del orden de 0.1-0.3 bar comparada con la presión atmosférica, siendo este valor preferentemente 0.1 bar. 3. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada según reivindicación 1 caracterizada porque el gas que introduce la fuente de alimentación en el depósito es un gas inerte tal como el nitrógeno, los gases nobles o una mezcla de ellos. 4. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada según reivindicación 1 caracterizada porque el dispositivo de alimentación consta de un con- ES 2 361 100 A1 8 junto de tanques (T) donde se almacenan gases a presión o mezclas de gases a presión, conectados a un conjunto de válvulas de regulación (R, P) que son activadas mediante el módulo de control y que inyectan el gas en un cámara de expansión (J) y posteriormente, en el depósito a una presión preestablecida. 5. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada según reivindicación 1 caracterizada porque adicionalmente el dispositivo de alimentación incluye una planta de producción de gas inerte (O). 6. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada según reivindicación 1 caracterizada porque dispone de un respiradero de apertura controlada (L), un conjunto de sensores de presión de gases (U), un conjunto de sensores de oxígeno (X), un conjunto de sensores de humedad (N), y un conjunto de detectores de mezclas de gases conectados al módulo de control que automatiza el proceso de inyección del gas a presión en el depósito. 7. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada según reivindicación 1 caracterizada porque el respiradero (L) comprende un primer circuito de evacuación de aire, y un segundo circuito conectado a un filtro de purga y a una conjunto de secado (E) generalmente cerrados por unas válvulas (V, B) conectadas al módulo de control. 8. Multiplicadora de aerogenerador con atmósfera controlada según reivindicación 1 caracterizada porque la válvula (B) desaloja de forma controlada el gas cuando la presión barométrica en el interior del depósito supera un determinado valor del rango de 0.3-0.8 bar la presión atmosférica, y se cierra cuando la presión en el interior del depósito retoma unos valores preestablecidos. 6 ES 2 361 100 A1 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA