Wafangdian Bearing Group Corporation (en lo sucesivo, “ZWZ”) ha anunciado recientemente que su proyecto sobre “rodamientos aislados de alto rendimiento para motores eléctricos” ha logrado importantes resultados provisionales, superando con éxito los principales obstáculos técnicos en el diseño, la fabricación y las pruebas de dichos rodamientos. Esta tecnología ya se ha aplicado en ámbitos como los motores de tracción para el transporte ferroviario, los generadores de aerogeneradores y los motores industriales de frecuencia variable a gran escala, lo que garantiza un suministro autónomo y controlable de componentes críticos para equipos de motores de alta gama.
En los motores de alta potencia accionados por variadores de frecuencia (VFD), las corrientes en el eje actúan como un “asesino invisible” que compromete constantemente la fiabilidad de los equipos. Cuando un motor se alimenta mediante un VFD, la asimetría electromagnética entre el estator y el rotor genera una tensión en el eje. Esta tensión puede romper la película lubricante dentro de los rodamientos, dando lugar a corrientes en el eje que desencadenan descargas eléctricas —chispas entre los elementos rodantes y las superficies de las pistas de rodadura— lo que provoca erosión eléctrica. Dichos daños acortan drásticamente la vida útil de los rodamientos y, en casos graves, pueden provocar un fallo rápido del motor y paradas no planificadas. En el caso de equipos como los motores de tracción del transporte ferroviario y los generadores de aerogeneradores —que se caracterizan por su alta potencia, sus elevadas velocidades de rotación y sus largos periodos de funcionamiento continuo—, los requisitos de resistencia de los rodamientos frente a la erosión eléctrica son excepcionalmente estrictos.
Durante mucho tiempo, el mercado de los rodamientos aislados de alta fiabilidad ha estado dominado por empresas extranjeras. Cuando los fabricantes nacionales de equipos adquieren este tipo de rodamientos, no solo se enfrentan a unos costes elevados, sino que también se ven limitados por los largos plazos de entrega y la inestabilidad de la cadena de suministro. A través de esta última iniciativa técnica, Wafangdian Bearing Group (ZWZ) pretende controlar toda la cadena de procesos, desde la formulación de los materiales hasta las pruebas del producto final.
Según el responsable del proyecto, Tang Hujiao, el principal reto técnico de los rodamientos aislados radica en el rendimiento global del recubrimiento: debe proporcionar una resistencia aislante suficiente y, al mismo tiempo, ofrecer una excelente resistencia al desgaste y una fuerte adhesión. Mediante el desarrollo de una fórmula propia para el recubrimiento cerámico y la optimización tanto de la trayectoria de la pistola de pulverización por plasma como del diseño de los accesorios de sujeción, el equipo de I+D logró un recubrimiento continuo, uniforme y de alta densidad en la superficie del anillo exterior del cojinete. Además, el equipo desarrolló un proceso de rectificado de alta precisión y bajo impacto para el recubrimiento aislante, superando de forma eficaz el reto, común en todo el sector, de la formación de microfisuras durante el mecanizado posterior. Estos avances tecnológicos han permitido que los rodamientos aislados pasen del laboratorio a la producción en serie.
En el ámbito de los ensayos y la evaluación de la vida útil, Wafangdian Bearing Group (ZWZ) ha sido pionero en el desarrollo de un modelo de vida útil acelerada para rodamientos aislados basado en la combinación de tensiones eléctricas y mecánicas, una primicia en China. Mientras que los ensayos tradicionales de vida útil de los rodamientos solo tienen en cuenta las cargas mecánicas, los rodamientos aislados en condiciones reales de funcionamiento se ven sometidos a los efectos combinados de tensiones tanto eléctricas como mecánicas, lo que da lugar a mecanismos de fallo más complejos. El equipo de ensayos acelerados desarrollado de forma independiente por ZWZ puede simular los entornos de funcionamiento extremos a los que se enfrentan estos rodamientos en la práctica; al aplicar cargas eléctricas y mecánicas controladas con precisión, permite predecir con exactitud el final de la vida útil de un rodamiento. El establecimiento de este modelo proporciona una base cuantitativa para evaluar la fiabilidad de los rodamientos aislados y sirve como base de datos para futuras versiones del producto.
En la actualidad, este avance tecnológico se ha aplicado en diversos ámbitos. En el transporte ferroviario, los rodamientos aislados se utilizan en los motores de tracción, lo que contribuye a reducir el riesgo de fallo prematuro de los rodamientos provocado por las corrientes en el eje. En el sector de la energía eólica, los sistemas de variadores de frecuencia de los aerogeneradores de alta capacidad imponen requisitos igualmente estrictos en cuanto al aislamiento de los rodamientos. En el ámbito de los motores industriales de gran potencia con variador de frecuencia, esta tecnología ofrece una solución de fabricación nacional para los motores de alta tensión utilizados en sectores como la metalurgia, la minería y la petroquímica.
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