La energía eólica crece a un ritmo sin precedentes, pero arrastra un problema que la industria preferiría no publicitar: algunos parques registran tasas de fallo en sus cajas de engranajes de hasta el 50 % en apenas unos años, muy lejos de la vida útil de 20 años para la que fueron diseñadas.
Es la paradoja de una tecnología en plena expansión. Cada avería implica paradas, mantenimiento costoso y sustituciones que encarecen la energía limpia y comprometen la rentabilidad de los proyectos. La industria lleva años intentando entender qué ocurre dentro de esas cajas.
Un componente clave que falla demasiado pronto
Las cajas de engranajes de los aerogeneradores están diseñadas para aguantar veinte años, pero los datos del sector cuentan una historia diferente. En algunos proyectos, las tasas de fallo alcanzan el 50 % en apenas unos pocos años de operación, lo que conlleva paradas prolongadas, intervenciones costosas y, en los casos más graves, la sustitución completa de un componente de precio considerable.
El problema tiene raíces diversas. La industria eólica es relativamente joven frente a otros sectores industriales, lo que limita la experiencia acumulada. A eso se suma el ritmo acelerado al que se desarrollan turbinas cada vez más grandes, sin que siempre exista margen suficiente para comprender cómo responden sus componentes a las cargas reales. El resultado: un ciclo de fallos que encarece la energía limpia y erosiona la rentabilidad de los parques.
Rodamientos: el eslabón más débil
Si hay un componente que concentra los problemas, ese son los rodamientos. El 76 % de los fallos en cajas de engranajes tiene su origen en ellos. Una de las causas más documentadas es el llamado white-etch cracking: grietas axiales largas que aparecen en el anillo interior del rodamiento y reciben ese nombre por las zonas blancas irregulares que se observan al examinarlos con microscopía química.
Otro mecanismo de degradación es el micropitting, provocado por la contaminación del lubricante con partículas abrasivas —arena, óxido, virutas de mecanizado o polvo de rectificado— que se introducen en el aceite y atacan progresivamente la superficie de los rodillos. La pieza pierde precisión dimensional y acaba fallando. El problema añadido es que la mayoría de estas partículas no pueden eliminarse mediante el filtrado convencional del lubricante.
Calor, acero y transformaciones metalúrgicas
Los procesos metalúrgicos durante la fabricación también explican muchos fallos. El revenido por rectificado ocurre cuando la temperatura de una pieza supera el umbral de revenido del acero, reduciendo su dureza y su resistencia. Para detectarlo, los fabricantes exigen a sus proveedores pruebas de nital etching: un proceso que revela diferencias en la microestructura e identifica zonas dañadas por calor excesivo, que aparecen más oscuras en el resultado del ensayo.
La transformación no uniforme de austenita a martensita genera otro tipo de complicaciones. Si el enfriamiento no es homogéneo, aparecen distorsiones —expansiones, contracciones, torsiones— que derivan en grietas internas. A esto se añade la fragilización por hidrógeno: el acero puede absorber hidrógeno procedente del aceite, de la humedad o de descargas electrostáticas. Una posible solución en estudio es el recubrimiento de óxido negro, que podría expulsar el hidrógeno y mejorar las propiedades estructurales del material.
Nuevas herramientas para un diagnóstico más preciso
La respuesta de la industria ha pasado por invertir en mejores herramientas de diagnóstico y diseño. El nital etching ya mencionado permite identificar zonas quemadas en engranajes sin destruir el componente. Los ensayos ultrasónicos en fase array van más lejos: detectan inclusiones de partículas extrañas en el interior del material antes de que provoquen un fallo, lo que reduce el número de componentes defectuosos que llegan a instalarse.
En el ámbito del diseño, software como Romax Wind —desarrollado por Romax Technology— permite calcular con mayor precisión las cargas reales sobre engranajes y rodamientos, facilitando el desarrollo de turbinas más resistentes desde la fase de ingeniería. Laboratorios como el NREL y Sandia National Laboratories han ampliado sus programas de ensayos a gran escala y comparten los datos con todo el sector, algo que antes no era habitual.
Hacia cajas de engranajes más fiables: velocidad media frente a alta velocidad
Durante años, la industria optó por cajas de alta velocidad porque permitían instalar generadores más pequeños y reducir el coste inicial del aerogenerador. Esa decisión tuvo un precio: tasas de fallo elevadas que han resultado más caras a largo plazo. La tendencia actual apunta hacia las cajas de velocidad media, con menos engranajes y rodamientos, mayor fiabilidad y un coste inicial más alto.
Técnicas como la carburación superficial —que consiste en tratar el componente en un horno de atmósfera carbonada y someterlo después a temple y revenido— están ayudando a reducir la aparición de grietas axiales al crear una capa exterior dura sobre un núcleo más tenaz.
El camino que tiene por delante la industria eólica pasa por consolidar estos avances y trasladarlos a la siguiente generación de turbinas. Si los índices de fiabilidad mejoran, más aerogeneradores permanecerán operativos, se generará más energía limpia y el sector podrá sostener los miles de empleos vinculados al diseño, la fabricación y el mantenimiento. La caja de engranajes, ese componente que durante años fue el talón de Aquiles de la eólica, podría convertirse en uno de los indicadores más claros de la madurez tecnológica del sector.