Soluções de gases para naceles eólicas (hubs): corte, soldadura, montagem, tratamento térmico de engrenagens, brasagem de placas eletrónicas
A Air Liquide é um parceiro essencial para o fabrico de naceles eólicas (hubs): atmosferas controladas para o tratamento térmico de engrenagens (tratamento térmico dos eixos dos aerogeradores, tratamento térmico dos eixos de turbina) — cementação, nitruração e têmpera, por exemplo têmpera criogénica, de engrenagens eólicas críticas — e gases de proteção para a soldadura estrutural de chassis. Os nossos serviços incluem auditoria de segurança, otimização de processos e formação de equipas.
As nossas soluções para o fabrico de naceles
Torne mais fiável o coração das suas eólicas. Da cementação das engrenagens à soldadura do chassis, a Air Liquide oferece as ferramentas necessárias baseadas em soluções de gases e experiência integrada em soldadura e corte, em tratamento térmico - incluíndo o tratamento térmico dos eixos dos aerogeradores e o tratamento térmico dos eixos de turbina -, e para o fabrico de placas eletrónicas, o que lhe permite garantir o desempenho e a longevidade das suas naceles.
Tem alguma questão sobre as nossas soluções de gases para o fabrico da nacele (hub)?
Os nossos especialistas acompanham-no ao longo do seu projeto, propondo-lhe as soluções mais adaptadas às suas necessidades.
Soluções de gases e experiência da Air Liquide no centro do desempenho da nacele
O fabrico de uma nacele (hub) é um desafio de engenharia global onde a metalurgia, a mecânica, a eletrónica e a segurança se cruzam. O nosso papel consiste em ajudar a tornar mais fiável cada etapa desta construção complexa.
- Engrenagens: endurecimento superficial (cementação/nitruração).
- Estrutura: soldadura MAG de alto desempenho do chassis.
- Montagem: corte de componentes.
- Placas eletrónicas: brasagem por refusão CMS e por onda seletiva.
- Serviços: auditorias, segurança e otimização.
Tratamento térmico das engrenagens
As engrenagens de transmissão das turbinas eólicas, compostas principalmente por aço liga do tipo 18CrNiMo7-6, estão sujeitas a tensões extremas de binário, fadiga e vibrações. Para manter as suas propriedades mecânicas — resistindo a ciclos de fadiga intensos e aumentando a vida útil —, os dentes das engrenagens devem apresentar uma superfície excecionalmente endurecida, conservando simultaneamente um núcleo dútil. Estes processos permitem prevenir falhas causadas por desgaste e garantir a longevidade dos multiplicadores face a ventos turbulentos e ambientes corrosivos. É muito importante garantir a correta composição da atmosfera.
Os tratamentos, como os tratamentos térmicos para os eixos dos aerogeradores e os tratamentos térmicos para os eixos de turbina, mais comuns utilizados são a cementação e a nitruração. A carbonitruração também pode, por vezes, ser utilizada.
Para os tratamentos térmicos, a Air Liquide fornece os gases da gama ALNAT™, com níveis de pureza rigorosos que garantem uma atmosfera protetora perfeita, a qual evita a oxidação e assegura uma estrutura martensítica dura e resiliente.
O tratamento criogénico, como por exemplo a têmpera criogénica de engrenagens eólicas, é uma etapa de arrefecimento controlado, frequentemente realizada com recurso a azoto líquido, que ocorre após o tratamento térmico inicial das peças metálicas. Este tratamento em frio extremo permite modificar em profundidade a estrutura do metal, tornando-o mais estável e mais uniforme. A principal vantagem é a melhoria significativa das propriedades mecânicas.
Cementação gasosa
A cementação das engrenagens pode ser gasosa ou a baixa pressão:
- A cementação gasosa consiste em enriquecer a superfície de um aço com carbono, aquecendo a peça numa atmosfera controlada de gás transportador (azoto/metanol) e gás de enriquecimento (propano/metano). Este processo histórico oferece uma excelente repetibilidade e uma elevada capacidade de carga para as engrenagens de turbinas eólicas. A sua principal vantagem reside no seu domínio tecnológico comprovado, permitindo atingir profundidades de camada significativas de forma homogénea.
- A cementação a baixa pressão (Low Pressure Carburising) injeta acetileno sob vácuo para enriquecer o aço sem qualquer oxidação interna, garantindo uma integridade estrutural superior nos dentes das engrenagens e em elementos do rolamento. Este processo permite a utilização da têmpera a gás (N2).
Nitruração e carbonitruração
A nitruração é também utilizada em certas rodas dentadas pela sua estabilidade dimensional, uma vez que é realizada a baixa temperatura (500 °C), evitando assim uma dispendiosa retificação final. É ideal para peças de precisão ou para aquelas que precisam conservar a sua dureza em caso de aquecimentos acidentais, recorrendo principalmente à aplicação de amoníaco (NH3) como fonte de azoto. Embora a camada endurecida seja mais fina do que a da cementação, oferece uma resistência superior ao desgaste, à gripagem e à corrosão.
A carbonitruração também é aplicável, embora seja mais rara em grandes engrenagens de potência (multiplicadores) do que em pequenos componentes de precisão dos sistemas de orientação (pitch/yaw). Combina a injeção de carbono e amoníaco (NH3) para endurecer a superfície de aços menos ligados, aumentando a sua resistência à gripagem. Este processo híbrido, realizado a temperatura moderada (850 °C), limita as deformações em comparação com a cementação clássica, oferecendo simultaneamente uma melhor estabilidade térmica em serviço.
Têmpera a gás
Estes tratamentos podem ser seguidos de uma têmpera a gás das engrenagens e de um revenido, para obter uma superfície muito dura mantendo um núcleo tenaz. A têmpera criogénica de engrenagens eólicas também entra nesta cadeia de valor.
A têmpera das engrenagens pode ser realizada seguidamente em óleo ou a gás (sob pressão). Esta última minimiza as deformações geométricas graças a um arrefecimento homogéneo através de azoto (N2), reduzindo assim drasticamente os custos de retificação final. Garante um estado de superfície perfeito, sem oxidação nem resíduos de óleo, eliminando as etapas de lavagem química poluentes. Por fim, a sua repetibilidade superior assegura uma qualidade metalúrgica constante, indispensável para a longevidade das engrenagens das eólicas.
Mais especificamente, a têmpera por indução permite um tratamento localizado de certos dentes de pinhões (por exemplo, para reparações) sendo a abordagem mais adequada nestes cenários. Diversos métodos de tratamento térmico, como por exemplo o tratamento térmico para os eixos dos aerogeradores, ou o tratamento térmico para os eixos de turbinas, beneficiam destas inovações térmicas.
Revenido
O revenido permite estabilizar a estrutura do aço através do aquecimento das peças entre 150 °C e 200 °C, para eliminar as tensões de têmpera, sem sacrificar a dureza superficial. É realizado idealmente sob atmosfera inerte, frequentemente de azoto (N2) ou sob vácuo parcial, para prevenir qualquer oxidação ou coloração dos dentes da engrenagem. Esta etapa final é crucial para garantir a tenacidade do núcleo da peça, permitindo-lhe resistir às cargas cíclicas extremas da eólica. O revenido com a aplicação do azoto (N2) permite uma melhor eficiência de transferência térmica (convecção forçada), garantindo um aquecimento mais rápido e homogéneo das engrenagens. É uma solução mais económica em termos de investimento, oferecendo simultaneamente uma proteção suficiente aos materiais tratados contra a oxidação para conservar um aspecto metálico limpo. Permite assim assegurar a dureza final, otimizando simultaneamente os tempos de ciclo de produção.
Por fim, tratamentos complementares dos materiais, como a granalhagem (compressão superficial) e a maquinagem, podem por vezes ser necessários para melhorar a resistência à fadiga e a precisão geométrica.
Tratamento criogénico
O tratamento criogénico, como a têmpera criogénica das engrenagens eólicas, é um processo térmico avançado, realizado sob atmosfera controlada por azoto líquido (LIN) a temperaturas muito baixas (frequentemente inferiores a -80 °C). O objetivo principal é induzir uma transformação microestrutural completa, convertendo a austenite (ou austenita) residual (AR), uma fase instável após a têmpera, em martensite (martensita). Esta transição martensítica estabiliza a estrutura num plano atómico que resulta numa alta otimização das propriedades mecânicas do material, nomeadamente a dureza, a resistência ao desgaste e a estabilidade dimensional.
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Soldadura do chassis e do hub (rotor)
O chassis da nacele e o rotor são a pedra angular da eólica. A montagem por soldadura por arco destas estruturas maciças em aço não tolera qualquer fragilidade. A Air Liquide desenvolveu a gama de gases ARCAL™ para responder especificamente com opções adequadas a estas diversas necessidades. Para as soldaduras estruturais profundas no chassis, em elevadas espessuras, a utilização de ARCAL™ Force melhora a taxa de penetração com a segurança exigida por este tipo de estrutura.
Corte a laser dos componentes internos e carenagens
Além do chassis principal, uma nacele eólica alberga centenas de componentes metálicos secundários: estruturas de piso, suportes de armários elétricos, sistemas de arrefecimento e cárteres de proteção. Estas peças, frequentemente em aço inoxidável ou alumínio de baixa a média espessura, exigem uma precisão geométrica superior para facilitar a montagem final. O corte a laser é o processo ideal para responder a estas exigências de precisão. A Air Liquide desenvolveu a gama de gases LASAL™, a solução de referência para o corte a laser. Ao utilizar azoto de alta pressão (LASAL™ 2001) como gás de assistência para os aços inoxidáveis e o alumínio, obtêm-se cortes limpos, sem qualquer oxidação na aresta. Isto permite pintar ou soldar as peças imediatamente, sem operações prévias de rebarbagem ou decapagem. Para os aços ao carbono de maiores espessuras, o oxigénio (LASAL™ 2003) maximiza a velocidade de corte. O desenvolvimento desta tecnologia garantiu aos fabricantes de equipamentos ferramentas para conseguirem uma elevada produtividade e peças "prontas a montar" na linha de montagem da nacele.
Montagem de placas eletrónicas
A montagem de placas eletrónicas para o setor eólico (sistemas de controlo na cabina e regulação do gerador) responde a requisitos de fiabilidade extrema. Estas placas devem suportar vibrações constantes, ciclos térmicos severos e uma atmosfera por vezes salina. O processo baseia-se geralmente na tecnologia de montagem em superfície (CMS) para os componentes miniatura, complementada pela inserção de componentes through-hole para os conetores de potência e condensadores robustos. É aqui que intervém a brasagem por onda em atmosfera de azoto, que consiste em substituir o ar ambiente por um gás inerte na máquina de soldadura por onda. Isto apresenta três vantagens principais para a longevidade de uma eólica no mar ou em zonas de elevada altitude:
- Eliminação da oxidação: o azoto impede a formação de «dross» (escórias de estanho oxidado). As juntas de soldadura são mais puras, mais brilhantes e sem microporosidades.
- Molhabilidade superior: o estanho líquido espalha-se melhor sobre as ilhas de cobre, garantindo uma ligação mecânica mais sólida face às vibrações do gerador.
- Redução das pontes de soldadura: ao minimizar as tensões superficiais, o azoto reduz drasticamente os riscos de curtos-circuitos entre as pistas, um ponto crítico para a segurança contra incêndios na nacele.
A utilização do azoto permite reduzir significativamente os riscos de avarias dispendiosas, evitando assim intervenções humanas complexas em condições extremas.
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Serviços associados
Logística e abastecimento com total fiabilidade
O fabrico de naceles eólicas exige uma cadeia de abastecimento fiável, onde cada paragem de linha tem custos elevados.
A Air Liquide assegura os seus fluxos industriais com uma logística à medida das suas necessidades, adaptada ao seu ritmo de produção. Para as suas fábricas e oficinas de tratamento térmico, dimensionamos sistemas de armazenamento criogénico (azoto, árgon, oxigénio) ligados por telemetria para um reabastecimento automático, reduzindo os riscos de rutura de stock. Em complemento, para consumos menos exigentes — manutenção ou intervenções pontuais em obra — as nossas garrafas ou quadros de garrafas e skids móveis oferecem uma flexibilidade total. Esta abordagem híbrida garante a disponibilidade de gás 24/7 e torna as suas operações seguras, desde a oficina até ao parque eólico.
Auditoria de segurança das instalações
A disponibilidade dos seus equipamentos é a garantia da sua produtividade. As nossas equipas de especialistas podem realizar, a seu pedido, Auditorias de Segurança em todo o seu processo: desde a distribuição de gás, a partir do armazenamento a granel até ao ponto de utilização. Da mesma forma, para o tratamento térmico ou a brasagem de placas eletrónicas, os nossos especialistas em análise de atmosferas podem auditar as suas instalações e processos de forma a detetar e propor ações corretivas face a desvios do seu processo, assegurando assim a qualidade metalúrgica de cada lote de engrenagens e a fiabilidade de cada placa produzida.
Auditoria e otimização do seu processo de soldadura
Para os industriais que procuram maximizar a sua competitividade, o simples fornecimento de gás não basta. O nosso serviço VALUE4WELDING propõe um diagnóstico completo das suas operações de soldadura. Os nossos especialistas analisam os seus parâmetros de soldadura, os seus caudais de gás e as suas escolhas de consumíveis na linha de fabrico. O objetivo é identificar custos ocultos, como o tempo de arco fechado, a taxa de reparação, o consumo excessivo de gás ou consumíveis, e propor-lhe soluções para eliminar os estrangulamentos na produção.
Formação de Segurança
O fabrico de naceles envolve a utilização de gases inflamáveis (hidrogénio para os fornos, acetileno para o aquecimento) ou tóxicos (amoníaco para a nitruração). O controlo dos riscos associados aos gases é uma prioridade absoluta. A Air Liquide ministra módulos de Formação de Segurança (presencial ou e-learning) adaptados ao seu ambiente. Formamos as suas equipas de produção e de manutenção na manipulação de fluidos criogénicos. Estas formações de habilitação garantem que os seus colaboradores trabalham em total segurança, reduzindo os riscos de acidentes e assegurando a conformidade regulamentar das suas instalações.
Gases de baixo carbono ECO ORIGIN™
Com a oferta ECO ORIGIN™, a Air Liquide ajuda-o a alinhar as suas compras de gás com as suas ambições de redução da pegada de carbono, fornecendo-lhe diferentes gases (azoto, oxigénio, hidrogénio) produzidos exclusivamente a partir de energias 100% renováveis. É uma alavanca simples e certificada para descarbonizar a sua produção industrial.
Porquê escolher a Air Liquide como parceiro da indústria eólica?
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Gases de qualidade
Os nossos produtos são fiáveis, rastreáveis e concebidos para responder às normas de qualidade mais rigorosas, tais como a ISO 14175 para os gases de soldadura. Permitem aos fabricantes cumprir os requisitos regulamentares e normativos para a execução de estruturas em aço (torres, fundações), para o corte ou para o tratamento térmico. A utilização dos nossos gases respeita os padrões de segurança mais elevados. -
Uma logística de gases fiável e soluções sustentáveis
A oferta da Air Liquide para o setor eólico garante uma cadeia de fornecimento robusta, adaptada a grandes obras (líquido a granel, skids, redes temporárias) e a zonas isoladas. Propomos soluções "chave na mão" e de baixo carbono (ECO ORIGIN™) para reduzir a pegada ambiental dos seus projetos de construção de parques eólicos e de manutenção. -
Um acompanhamento especializado em todo o ciclo de vida
Com uma rede de especialistas presentes nos principais hubs industriais e portuários, a Air Liquide acompanha-o em cada etapa: desde a pré-fabricação dos componentes (torres, pás) e a construção das fundações, até às inovações para o desmantelamento e a reciclagem dos parques em fim de vida.
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