Los circuitos de refrigeración de los aerogeneradores transportan etilenglicol/agua, propilenglicol/agua, agua desionizada o aceite de transformador según el subsistema. El NBR, inserto habitual en líneas de aceite de caja de engranajes, se hincha y degrada al contacto con glicol. Trasladar esa selección directamente a los circuitos de refrigeración es uno de los errores de incompatibilidad de inserto más comunes en trabajos de re-abrazado.
§ 01 — Fluidos de refrigeración en aerogeneradores
Los aerogeneradores modernos emplean varios fluidos de refrigeración en circuitos cerrados independientes:
| Fluido | Subsistema | Concentración / Grado típico | Rango de temperatura |
|---|---|---|---|
| Etilenglicol / agua (EG) | Circuito secundario del enfriador de aceite de caja, refrigeración del generador | Concentrado EG 40–50 % | −30 °C a +90 °C |
| Propilenglicol / agua (PG) | Refrigeración offshore apta para alimentos o sensible al medio ambiente | Concentrado PG 30–50 % | −25 °C a +85 °C |
| Agua desionizada / desmineralizada | Refrigeración directa del estátor del generador (DFIG), refrigeración del convertidor | Agua pura o de baja conductividad | +5 °C a +65 °C |
| Aceite mineral de transformador | Refrigeración de transformadores de tipo húmedo | Aceite aislante mineral clase I | −20 °C a +95 °C |
| Aire (deshielo) | Soplante de deshielo de palas, ventilación de góndola | Aire comprimido o calentado | −30 °C a +60 °C |
Cada fluido tiene carácter químico diferente. Las mezclas de glicol son polares, ligeramente alcalinas y contienen inhibidores de corrosión. Los aceites minerales son hidrocarburos no polares. El agua desionizada es muy pura y extrae activamente componentes solubles del caucho. Estas diferencias determinan la selección del inserto más que la temperatura.
§ 02 — Por qué EPDM es el material estándar para circuitos de glicol y agua
El EPDM (etileno-propileno-dieno monómero) es el inserto estándar para circuitos de glicol/agua y agua desionizada en aerogeneradores por tres razones:
- Compatibilidad con glicol. El EPDM no se hincha ni degrada en etilenglicol o propilenglicol a concentraciones habituales (30–50 %) y temperaturas típicas. El hinchamiento volumétrico en EG al 50 % a 70 °C durante 1 000 h es normalmente inferior al 5 %, dentro del rango admisible para un inserto de abrazadera.
- Resistencia al agua y al vapor. El EPDM es intrínsecamente resistente al agua caliente, al vapor y al agua desionizada, lo que lo convierte en el único elastómero apto para circuitos de refrigeración directa del generador donde el agua es muy pura y extrae contaminantes activamente.
- Rango de temperatura. El EPDM estándar tiene una temperatura de servicio continuo de −40 °C a +120 °C, cubriendo el rango completo de los circuitos de refrigeración de glicol en aerogeneradores terrestres y offshore.
El NBR (nitrilo) resiste bien los aceites de base petróleo, pero se hincha significativamente en mezclas de glicol/agua — normalmente entre 15 y 40 % de incremento volumétrico en EG al 50 % a 70 °C. Un inserto de NBR hinchado pierde fuerza de sujeción, se extruye del cuerpo de la abrazadera y puede bloquear el perno, provocando el fallo total de la abrazadera. El NBR se especifica para líneas de aceite de caja de engranajes (véase WEC-KB-119); no traslade esa selección al circuito secundario del enfriador de aceite, que transporta glicol.
§ 03 — Rango de temperatura para insertos de circuitos de refrigeración
| Condición | Temperatura del fluido | Notas |
|---|---|---|
| Arranque en frío, zona subártica | −30 °C a −40 °C | Viscosidad muy alta; la abrazadera debe mantener sujeción sobre tubo frío |
| Operación normal en invierno | −10 °C a +20 °C | EPDM estándar conserva flexibilidad |
| Operación normal en verano | +40 °C a +70 °C | Rango principal de servicio; verificar concentración del inhibidor de glicol |
| Carga punta / disipación por fallo | +85 °C a +90 °C | Picos de corta duración; EPDM estándar admite hasta +120 °C |
Un único grado de EPDM estándar de 60 Shore A cubre todo el rango. Para instalaciones subárticas con temperatura mínima de diseño inferior a −35 °C se recomienda EPDM de baja temperatura o silicona — véase §05.
§ 04 — Tabla de compatibilidad de fluidos
| Fluido | EPDM | NBR | HNBR | Silicona | FKM |
|---|---|---|---|---|---|
| Etilenglicol / agua 40–50 % | Excelente | Incompatible — hinchamiento | Limitado — verificar grado | Bueno | Bueno |
| Propilenglicol / agua 30–50 % | Excelente | Incompatible — hinchamiento | Limitado | Bueno | Bueno |
| Agua desionizada / desmineralizada | Excelente | Degrada con el tiempo | Limitado | Bueno | Riesgo de extractables |
| Aceite mineral de transformador | Incompatible — hinchamiento | Bueno | Excelente | Incompatible | Excelente |
| Aceite de engranajes / PAO sintético | Incompatible | Bueno | Excelente | Incompatible | Excelente |
| Aire comprimido seco | Excelente | Bueno | Bueno | Excelente | Bueno |
Conclusión clave: EPDM y NBR son mutuamente excluyentes para servicio con aceites frente a agua/glicol. Un sistema que unifica la especificación de insertos para líneas de aceite y de refrigeración tendrá inevitablemente al menos un material incorrecto. Zonifique los circuitos y especifique los insertos de forma independiente.
§ 05 — Selección por zona
Circuito secundario del enfriador de aceite de caja (góndola)
El enfriador de aceite de caja es un intercambiador de calor: el lado primario transporta aceite de engranajes (ver WEC-KB-119), el secundario transporta glicol/agua a 50–80 °C. Especifique inserto EPDM 60 Shore A y abrazaderas DIN 3015 Part 2 (doble perno, antivibración) para la zona próxima a la caja. Cuerpo de acero al carbono galvanizado en caliente es suficiente para el interior de la góndola.
Refrigeración directa del estátor del generador (agua desionizada)
Algunos generadores DFIG y PMSG utilizan agua desionizada para refrigeración directa del bobinado del estátor. Las tuberías son de pequeño diámetro (Ø10–25 mm) y transportan agua a 15–55 °C. El agua desionizada es agresiva con los elastómeros por su capacidad de extraer componentes solubles. Especifique EPDM vulcanizado con peróxido (bajo en extractables), no EPDM vulcanizado con azufre convencional. DIN 3015 Part 1 es suficiente para estas líneas de baja presión y baja vibración.
Refrigeración del convertidor de frecuencia
Los convertidores generan calor significativo y se refrigeran con circuitos de glicol/agua a 40–70 °C y 1–3 bar. EPDM estándar de 60 Shore A es apropiado. Verifique que ningún inserto NBR procedente de abrazaderas hidráulicas cercanas se mezcle en las abrazaderas del circuito de refrigeración del armario del convertidor — es un error frecuente en campo.
Refrigeración de transformadores (tipo húmedo)
Los transformadores de tipo húmedo usan aceite aislante mineral clase I, un derivado del petróleo. El EPDM es incompatible con el aceite de transformador — especifique NBR 60–70 Shore A, igual que en las líneas de aceite de caja. Si el transformador es de tipo seco (refrigerado por aire), EPDM o NBR son igualmente válidos para las abrazaderas de conductos de aire.
Circuito de refrigeración cerrado en góndola offshore
Los aerogeneradores offshore suelen emplear circuitos totalmente cerrados para evitar la entrada de sal marina, con propilenglicol/agua (PG preferido sobre EG por cumplimiento ambiental offshore). Todas las abrazaderas de refrigeración en góndolas offshore y posiciones a la intemperie deben llevar inserto EPDM 60–65 Shore A con cuerpo SS 316L. Instalaciones terrestres costeras en zona de corrosividad C5 también deben usar cuerpo SS 316L.
Circuitos de refrigeración en zonas subárticas (T mín. diseño ≤ −35 °C)
El EPDM estándar mantiene flexibilidad hasta −40 °C, pero en instalaciones subárticas donde el circuito puede quedar parado (y el fluido alcanzar la temperatura ambiente), especifique EPDM de baja temperatura o silicona 50–60 Shore A. La silicona tiene un rango térmico más amplio (−60 °C a +200 °C) pero menor resistencia mecánica — utilice DIN 3015 Part 2 para compensar con el segundo perno.
§ 06 — Matriz de selección
| Aplicación | Fluido | Inserto | Cuerpo | Serie DIN |
|---|---|---|---|---|
| Circuito secundario enfriador de aceite (góndola) | EG / agua 40–50 % | EPDM 60 Shore A | Acero al carbono HDG | Part 2 |
| Refrigeración directa estátor generador | Agua desionizada | EPDM bajo en extractables | Acero al carbono HDG | Part 1 |
| Refrigeración convertidor de frecuencia | EG / agua 40 % | EPDM 60 Shore A | Acero al carbono HDG | Part 1 |
| Transformador tipo húmedo | Aceite mineral aislante | NBR 65 Shore A | Acero al carbono HDG | Part 1 |
| Góndola offshore circuito cerrado | PG / agua 40 % | EPDM 60–65 Shore A | SS 316L | Part 2 |
| Circuito subártico (≤ −35 °C) | EG / agua 50 % | EPDM baja temp. o silicona 55 Shore A | Acero HDG o SS 316L | Part 2 |
| Conducto de aire caliente deshielo pala | Aire calentado hasta 60 °C | EPDM 60 Shore A | Acero al carbono HDG | Part 1 |
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