Las transmisiones son esenciales para muchos dispositivos mecánicos. Permiten que los componentes que giran a diferentes velocidades trabajen juntos. Por ejemplo, las palas de un aerogenerador no están conectadas directamente al generador eléctrico. Una transmisión toma la velocidad de rotación relativamente baja de las palas y la eleva a las RPM necesarias para hacer girar el generador lo suficientemente rápido como para producir electricidad. Los engranajes son la salsa secreta dentro de cualquier transmisión. Son bastante confiables, pero si uno se rompe, puede ser costoso de reparar. Y si se encuentra en lo alto de una turbina eólica en el mar, tener acceso a él para hacer una reparación puede ser difícil.
En Texas A&M, el estudiante de doctorado Matthew Gardner está trabajando para reemplazar los engranajes mecánicos por engranajes magnéticos. Si tiene éxito, el resultado serán transmisiones más pequeñas, ligeras y menos costosas que transmiten la potencia de manera más eficiente. Su investigación está siendo observada cuidadosamente por varias compañías, incluyendo ABB, la compañía global de tecnología con sede en Suiza.
Los engranajes magnéticos requieren menos mantenimiento, generan menos ruido y vibraciones, y son más duraderos que los engranajes mecánicos. Si se aplica demasiada potencia a un engranaje convencional, se rompe, pero cuando se aplica un exceso de potencia a un engranaje magnético, simplemente se desliza sin daños mecánicos. En esencia, actúa como un embrague incorporado en la transmisión que puede absorber picos en la carga aplicada sin romperse.
«Gran parte de la investigación en máquinas eléctricas representa mejoras incrementales en la tecnología que se ha desarrollado en los últimos cientos de años«, dice Gardner.
Uno de los proyectos en los que está trabajando Gardner es la construcción de una transmisión para un generador de energía undimotriz. Las olas del océano pueden tener picos enormes de energía. La transmisión tiene que ser capaz de absorber altas cargas una y otra vez de forma fiable. Por definición, reparar un componente roto que se monta bajo el agua es un trabajo desalentador y costoso.
«Nuestro análisis encontró que el uso de un generador de engranajes magnéticos sería un 50 % más pequeño, un 50 % más liviano y un 25 % más barato que el uso de un generador sin engranajes para esta aplicación de energía undimotriz«, dice Gardner.
En colaboración con el Departamento de Energía de los EE.UU. y ABB, ha construido un prototipo de transmisión con engranajes magnéticos que pueden manejar hasta 4000 newton metro de par. La mayoría de las soluciones de engranajes magnéticos hasta la fecha se limitan a unos 150 newton metro de par.
«Los engranajes magnéticos y las máquinas de engranajes magnéticos ofrecen la posibilidad de proporcionar una mejora significativa, no sólo incremental, en los sistemas que involucran máquinas eléctricas«, dijo Gardner.
Cualquier cosa que reduzca los costes iniciales y los gastos continuos de mantenimiento de los sistemas de energía renovable es un paso adelante para la energía limpia. La reducción de los costes de las energías renovables también hará que la energía nuclear no sea rentable. Con los engranajes magnéticos, la energía 100% renovable se convierte en una posibilidad más realista.
Más información: tees.tamu.edu
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