La fabricación de torres eólicas es una industria altamente especializada y con un uso intensivo de la soldadura, que depende en gran medida de la automatización debido al gran tamaño y al grueso espesor de los componentes de acero. Los rotadores de soldadura desempeñan un papel crucial en este proceso, ya que permiten una soldadura precisa y eficiente de secciones cilíndricas de torres eólicas.
Proceso de soldadura por rotor de torres eólicas
A continuación se muestra un desglose del proceso de soldadura para rotadores de soldadura de torres eólicas:
1. Proceso de fabricación de torres eólicas (donde encajan los rotadores):
Laminado de Placas: Se laminan placas de acero de gran tamaño (que a menudo superan los 80 mm de espesor) para formar "latas" cilíndricas.
Soldadura Longitudinal: Las latas individuales se sueldan por costura a lo largo. Esto suele implicar manipuladores y sistemas de columna y brazo.
Soldadura Circunferencial (donde los rotadores son clave): Una vez formadas las latas individuales, se alinean y se unen entre sí mediante soldaduras circunferenciales para formar las secciones de la torre. Esta es la principal aplicación de la soldadura con rotadores. Los rotadores sujetan y giran las secciones cilíndricas pesadas, lo que permite que un cabezal de soldadura estacionario (normalmente en un manipulador de columna y brazo) realice la soldadura circular.
Soldadura de Bridas: Las bridas se unen a los extremos de las secciones, también mediante soldaduras circunferenciales, para su ensamblaje in situ.
Soldadura de Marcos de Puertas: Los marcos de las puertas se sueldan, normalmente mediante soldadura por arco con núcleo fundente o con núcleo metálico.
2. Proceso de soldadura clave para torres eólicas:
Soldadura por Arco Sumergido (SAW): Este es el proceso de soldadura predominante para costuras longitudinales y circunferenciales en la fabricación de torres eólicas.
Alta Velocidad de Deposición: La SAW puede ofrecer velocidades de deposición de metal de soldadura extremadamente altas y el calor necesario para el acero grueso utilizado en torres eólicas.
Automatización: La SAW es altamente adaptable a la automatización, lo cual es crucial para una calidad y productividad consistentes en soldaduras grandes y repetitivas.
SAW Multihilo: Para aumentar aún más la productividad, se utilizan comúnmente sistemas de SAW multihilo (por ejemplo, arco doble, arco tándem, arco doble tándem), donde múltiples sopletes de soldadura alimentan el mismo baño de soldadura.
Protección con Flujo: El arco se sumerge bajo una capa de fundente granular, protegiendo el baño de soldadura de la contaminación atmosférica. Esto también lo hace menos susceptible a factores ambientales como el viento.
Orientación: La soldadura SAW generalmente requiere la gravedad para mantener el metal de soldadura y el fundente en su lugar, lo que significa que las piezas deben reorientarse (por ejemplo, rotarse mediante rotores) para mantener una posición de soldadura plana u horizontal.
Otros procesos (para aplicaciones específicas):
Soldadura por arco metálico con gas (GMAW o MIG) y soldadura por arco con núcleo de fundente (FCAW): Se utilizan para diversas aplicaciones, como la soldadura de marcos de puertas o en combinación con la soldadura SAW para ciertas pasadas.
Soldadura por arco electrogás (EGW): Un proceso de soldadura vertical automática de alta eficiencia utilizado para placas gruesas, especialmente en instalaciones de generación de energía eólica marina. Una variante más reciente, la SESLA, ofrece ventajas como mínimas salpicaduras y humos, y una excelente resistencia al viento.
Soldadura de espacio estrecho: Se aplica para reducir el volumen de soldadura, utilizando cabezales de soldadura planos especiales y cabezales de alambre simple o tándem.
3. El papel de los rotadores de soldadura:
Rotación Precisa: Los rotadores de soldadura (también conocidos como rodillos de giro) utilizan ruedas para alinear y rotar piezas cilíndricas, como las "latas" de una torre eólica, a una velocidad uniforme y controlada.
Tipos de Rotadores:
Rotadores Convencionales: Sencillos, robustos y ampliamente utilizados para soldadura interna, soldadura de costura larga, tratamiento de superficies e instalación de equipos internos.
Rotadores Autoalineables (SAR): Se utilizan principalmente en soldaduras de costura circular (soldaduras circunferenciales) debido a su capacidad para proporcionar una rotación altamente estable y centrar automáticamente la pieza.
Rotadores Anti-Driva: Diseñados específicamente para evitar que las secciones se desvíen durante la rotación, lo cual es crucial para mantener una alineación precisa durante el proceso de soldadura.
Rotadores de Ajuste: Ayudan a alinear con precisión dos secciones (latas) antes de la soldadura circunferencial.
Integración con la automatización: Los rotadores casi siempre se utilizan junto con otros equipos de soldadura automatizados, como:
Manipuladores de columna y brazo: Estos transportan el cabezal de soldadura SAW hasta la unión. El rotador gira la lata, mientras que el cabezal SAW permanece estacionario para soldaduras circunferenciales o se mueve longitudinalmente para soldaduras de costura.
Sistemas de seguimiento de costura láser y cámara: Integrados con rotadores y manipuladores para garantizar un seguimiento y soldadura precisos de la unión, lo que permite a los operadores supervisar el proceso a distancia y reducir la fatiga.
PLC/HMI (Controlador lógico programable con interfaz hombre-máquina): Proporciona control en tiempo real sobre las variables de soldadura y el movimiento del rotador, lo que permite realizar ajustes precisos y optimizar el proceso de soldadura.
4. Desafíos y soluciones:
Acero Grueso: Las torres eólicas se fabrican con acero de gran espesor, lo que requiere altas tasas de deposición y un control minucioso del aporte de calor para evitar defectos. La soldadura SAW, especialmente la SAW multihilo, aborda este problema.
Tamaño y Peso: El enorme tamaño y peso de las secciones de las torres eólicas requiere rotores de alta resistencia y sistemas de manejo de materiales.
Calidad de la Soldadura: Cualquier defecto de soldadura puede ser muy costoso de reparar y comprometer la integridad estructural. La automatización, el control preciso y los consumibles de soldadura adecuados son cruciales para obtener soldaduras de alta calidad.
Condiciones Ambientales (para soldadura in situ o en entornos hostiles): Si bien la mayor parte de la fabricación de torres se realiza en talleres, ciertas aplicaciones (como la unión de secciones in situ o en condiciones marinas/árticas) pueden enfrentar desafíos como el frío, el viento y las vibraciones. Se están desarrollando robots de soldadura especializados para manejar estos extremos.
En esencia, los rotores de soldadura son fundamentales para la producción automatizada y eficiente de torres eólicas, ya que proporcionan el posicionamiento y la rotación necesarios para los exigentes procesos de soldadura, principalmente la Soldadura por Arco Sumergido, para garantizar una fabricación productiva y de alta calidad.
