O multiplicador de uma turbina eólica trabalha sob uma combinação particularmente severa de cargas variáveis, mudanças de rotação, temperatura, vibração e longos períodos de operação. Nesse ambiente, o óleo não exerce apenas a função de reduzir atrito. Ele participa diretamente da proteção de engrenagens e rolamentos, da remoção de calor, do transporte de contaminantes até os filtros e, ao mesmo tempo, carrega informações importantes sobre o estado interno do equipamento.
Por isso, a lubrificação de multiplicadores de turbinas eólicas deve ser tratada como parte da estratégia de confiabilidade, e não simplesmente como uma rotina de troca de óleo. Trabalhos do NREL sobre condition monitoring de drivetrains eólicos destacam justamente a utilidade da análise do lubrificante, do monitoramento de partículas e da vibração para acompanhar a condição do multiplicador. NREL
O filme lubrificante é a primeira barreira contra o desgaste
Nos contatos entre dentes de engrenagens e elementos rolantes existe uma região submetida a elevadas pressões. O lubrificante precisa estabelecer uma película capaz de reduzir o contato direto entre as superfícies.
Um parâmetro conceitualmente importante é a razão de filme específico:
Figura 01: fórmula da razão de filme específico λ
onde: λ representa a razão de filme, hmin a espessura mínima do filme lubrificante e Rq1 e Rq2 as rugosidades RMS das superfícies em contato.
A equação ajuda a entender um ponto fundamental: a proteção não depende somente da existência de óleo. Depende da relação entre espessura do filme e rugosidade das superfícies.
A viscosidade tem participação decisiva nesse processo. Se for inadequada às condições de projeto e operação, a capacidade de formação do filme pode ser prejudicada. Temperatura, velocidade, carga, geometria dos contatos e características do próprio lubrificante também interferem no regime de lubrificação.
Por isso, não é tecnicamente adequado definir neste artigo um único grau de viscosidade como correto para todos os multiplicadores. O óleo deve atender às especificações do fabricante do equipamento, incluindo tipo de óleo-base, classe de viscosidade e requisitos de desempenho. Fabricantes de redutores, como a Flender, destacam explicitamente a necessidade de compatibilidade do lubrificante com suas especificações.
O óleo pode revelar o que está acontecendo dentro do multiplicador
A análise do óleo ganha muito mais valor quando seus resultados são tratados como tendência. Uma medição isolada pode mostrar uma condição momentânea. Uma sequência histórica permite perceber alterações progressivas.
Entre os parâmetros utilizados em programas de monitoramento estão viscosidade, teor de água, número de acidez, contagem de partículas e identificação dos elementos presentes nas partículas. O NREL documenta a utilização desses parâmetros no monitoramento de drivetrains de turbinas eólicas.
A viscosidade deve ser comparada com a especificação do lubrificante e seu histórico. Uma alteração relevante pode estar relacionada a degradação, contaminação ou mistura com outro fluido, mas a causa precisa ser confirmada antes de qualquer conclusão.
A presença de água merece atenção porque pode prejudicar as propriedades do lubrificante e favorecer processos de degradação. A investigação deve considerar condensação, ingresso por vedação, condições ambientais e outros possíveis caminhos de contaminação.
A contagem de partículas também é particularmente útil. A classificação de limpeza pode ser expressa segundo a ISO 4406, permitindo acompanhar a evolução da contaminação sólida do óleo. Entretanto, o código aceitável não deve ser definido genericamente. O limite deve considerar especificação do fabricante, sistema de filtragem, aplicação e histórico do equipamento.
Figura 2: Tabela visual “O que o óleo está mostrando?”
Partícula metálica não significa automaticamente falha
Um erro comum é interpretar qualquer presença de material metálico como evidência suficiente para condenar o multiplicador.
Engrenagens produzem partículas durante sua operação. O que interessa para o diagnóstico é avaliar quantidade, evolução, tamanho, morfologia e composição, relacionando essas informações ao histórico do equipamento.
O próprio NREL verificou, em ensaios com multiplicadores, variações na geração de partículas ao longo das condições operacionais e demonstrou a utilidade do monitoramento de limpeza do óleo.
Uma tendência crescente de material ferroso, por exemplo, pode justificar investigação mais aprofundada. Dependendo do caso, técnicas laboratoriais, ferrografia e inspeção interna podem ajudar a localizar o mecanismo de desgaste.
É justamente nesse ponto que a análise de óleo deve conversar com outras tecnologias.
Se partículas de desgaste aumentam enquanto o sistema de monitoramento de vibração identifica alteração relacionada a uma determinada frequência de engrenamento ou rolamento, a evidência se torna muito mais consistente.
O NREL recomenda uma abordagem integrada de monitoramento, combinando pelo menos técnicas de vibração ou emissão acústica com monitoramento de detritos no óleo.
Filtragem também é gerenciamento de vida útil
O filtro não deve ser visto apenas como componente consumível.
Ele controla a circulação de contaminantes capazes de participar de mecanismos abrasivos e também pode fornecer evidências importantes sobre o que ocorre internamente.
A eficiência da filtragem depende da configuração do sistema, vazão, viscosidade, temperatura, capacidade do elemento filtrante e características das partículas. Sistemas podem utilizar filtragem no circuito principal e, dependendo do projeto, circuitos offline ou auxiliares.
O NREL estudou tanto filtragem quanto monitoramento de condição do óleo em multiplicadores eólicos e destaca a importância de especificar corretamente esses sistemas e considerar condições reais de operação, inclusive partidas com óleo frio.
Trocar filtros repetidamente sem investigar a razão de uma contaminação crescente pode simplesmente esconder o sintoma.
Temperatura, óleo e desgaste precisam ser analisados juntos
Temperatura elevada reduz a viscosidade do óleo durante a operação. Isso não significa que qualquer aumento de temperatura represente automaticamente uma falha.
A interpretação precisa considerar carga, temperatura ambiente, sistema de refrigeração, condição do óleo e histórico da própria turbina.
Da mesma forma, aumento de vibração pode ter diversas origens. Rolamentos, engrenagens, folgas e condições de carregamento precisam ser investigados de forma integrada.
Pesquisas do Gearbox Reliability Collaborative do NREL mostram que cargas provenientes do rotor e condições internas, como folgas de rolamentos, podem alterar as cargas experimentadas por engrenagens e rolamentos. Isso reforça por que o diagnóstico não deve reduzir uma falha do multiplicador simplesmente a “óleo ruim”.
O melhor indicador é a tendência, não um número isolado
Uma estratégia madura de manutenção acompanha o comportamento do multiplicador ao longo do tempo.
Viscosidade, água, acidez, limpeza, detritos, temperatura e vibração formam um conjunto de evidências. Quando uma variável se altera, as demais ajudam a determinar se existe uma mudança real na condição mecânica.
Isso também reduz dois riscos opostos: manter o equipamento operando enquanto uma falha evolui ou desmontar um multiplicador saudável devido a uma interpretação precipitada.
Em turbinas eólicas, nas quais intervenções podem envolver logística, içamento, equipes especializadas e períodos relevantes de indisponibilidade, antecipar corretamente a degradação tem impacto direto sobre custos e geração.
A lubrificação de multiplicadores de turbinas eólicas deve, portanto, integrar controle de contaminação, especificação correta do lubrificante, análise de óleo, filtragem e monitoramento da condição mecânica. O objetivo final não é simplesmente conservar o óleo por mais tempo, mas utilizar o sistema de lubrificação como ferramenta para preservar engrenagens e rolamentos, planejar intervenções e ampliar a confiabilidade do drivetrain.
Referências técnicas
- ISO. ISO 4406:2021. Hydraulic fluid power – Fluids – Method for coding the level of contamination by solid particles. International Organization for Standardization, 2021.
- SHENG, S. Wind Turbine Gearbox Oil Filtration and Condition Monitoring. National Renewable Energy Laboratory. NREL/PR-5000-65388, 2015.
- SHENG, S. et al. Wind Turbine Drivetrain Condition Monitoring During GRC Phase 1 and Phase 2 Testing. National Renewable Energy Laboratory. NREL/TP-5000-52748, 2011.
- SHENG, S. Wind Turbine Gearbox Condition Monitoring Round Robin Study – Vibration Analysis. National Renewable Energy Laboratory. NREL/TP-5000-54530, 2012.
- KELLER, J.; GUO, Y.; McNIFF, B.; LACAVA, W.; LINK, H. Gearbox Reliability Collaborative Phase 1 and 2: Testing and Modeling Results. National Renewable Energy Laboratory, 2012.
- FLENDER. Lubricant specifications and recommendations for FLENDER gear units. Documentação técnica do fabricante.