Transformado en viento

El níquel, componente clave en las piezas fundidas de turbina eólica
por Dean Jobb

Revista de Níquel, Junio 2007 -- Los esfuerzos para reducir las emisiones de carbono y mitigar los efectos del calentamiento global son generados por la creciente demanda mundial de energía limpia producida a partir del viento – y crear un mercado nuevo prometedor para el níquel.

Los componentes sólidos de las turbinas eólicas – bujes/centros de rotor, bastidores de la caja de engranes, placas de base, engranajes y ejes – son fundidos en hierro dúctil, el cual tiene la ventaja de ser aproximadamente 10% más ligero que el acero al carbono. El metal debe cumplir normas exigentes para resistencia al impacto, y es aquí donde el níquel juega un papel importante.

“Los fabricantes de turbinas están buscando una aleación de hierro dúctil que tenga ciertas propiedades importantes, incluyendo buena resistencia al impacto en bajas temperaturas (en climas del norte),” Dice Rick Gundlach, ingeniero metalúrgico superior para Stork Climax Research Services en Wixom, Michigan, Estados Unidos. “Esas propiedades mecánicas podrían ser difíciles de alcanzar con un hierro dúctil convencional que no contiene níquel.”

El hierro dúctil convencional contiene 2 o 3% de silicio, el cual refuerza el metal pero tiene el inconveniente de hacerlo frágil en bajas temperaturas. Agregando entre 0.5 y 1% de níquel al proceso de fundido (GGG 40.3) reduce la necesidad de silicio y permite que el hierro cumpla con la resistencia mínima al impacto especificada para los componentes de turbina eólica en una temperatura de menos 20º C.

“Los ingenieros de energía eólica no quieren un material frágil, ellos desean tenacidad a bajas temperaturas,” dice James Mullins, director técnico de la Ductil Iron Society de Norteamérica. “El níquel es uno de los pocos elementos que refuerzan el acero pero no lo hacen quebradizo.”

La adición de esa pequeña cantidad de níquel puede parecer insignificante, pero considere el tamaño de los componentes siendo fundidos. Los bujes de rotor son fundidos con forma de anillo con un agujero central para acomodar las aspas del rotor y otros componentes que son lo suficientemente grandes como para que un hombre camine por éstos. Cada uno puede pesar hasta 1,600 kilogramos. Entre 32 y 45 toneladas de piezas fundidas de hierro dúctil son utilizadas para construir un motor de viento de turbina de 4.5 megavatios capaz de suministrar energía a 1,500 casas. Las turbinas más grandes están bajo desarrollo e incluso turbinas más grandes son esperadas en el futuro.

De forma que una turbina sencilla ensamblada de 45 toneladas de piezas fundidas podría contener cerca de media tonelada de níquel. Solo aproximadamente 20 fabricantes a nivel mundial pueden producir piezas fundidas de ese tamaño “y están utilizando carretadas de níquel,” indica Mullins.

“Ha habido una presión tremenda para producir muchas de esas turbinas eólicas,” agrega Gundlach, quien está bajo contrato para hacer pruebas de control de calidad para dos fundiciones de Estados Unidos. “Ellos pueden hacerlas lo suficientemente rápido.”

Las turbinas están incrementando tanto en número como en tamaño. La American Wind Energy Association (AWEA) estima que la energía eólica generará 31 billones de kilovatios hora de electricidad en los Estados Unidos en el 2007, con la esperada capacidad de América para crecer en una escala de hasta 30% en un año. Pero en conjunto, Norteamérica ha sido lenta para adoptar la energía eólica. En Europa, donde la generación eólica comercial está firmemente establecida, el hierro dúctil tratado con níquel ha sido utilizado para hacer turbinas desde mediados de los 90.

El gobierno de Estados Unidos ha extendido su crédito fiscal para los productores de energía eólica a finales del 2007, agregando estabilidad a lo que ha sido un mercado de crecimiento rápido y caída brusca para las turbinas. Cuatro fábricas de turbinas abrieron nuevas plantas estadounidenses en el 2006, la AWEA reporta, y los fabricantes europeos establecidos están alistando plantas filiales para suministrar al creciente mercado de Estados Unidos.

Las fundiciones estadounidenses están remodelando para proporcionar las piezas fundidas necesarias. Cast-Fab Technologies de Cincinnati, Ohio, por ejemplo, vende más de una cuarta parte de su producción de piezas fundidas a productores de eólica, de acuerdo a la Revista Engineered Casting Solutions.

“Hay tal demanda de generadores de turbina eólica que la gente que las produce no puede encontrar suficiente abastecimiento de fundición para hacer las piezas fundidas,” apunta Gundlach. “Nosotros no hemos visto un nuevo mercado como este en un largo tiempo.”

Dean Job es un escritor independiente radicado en Halifax, Nueva Escocia.

Crédito de la fotografía: iStock and General Electric

<< Previo --  Siquiente >>