A capacidade de uma turbina eólica gerar eletricidade depende fundamentalmente de suas pás “capturarem” o vento. No entanto, as condições do vento são inconsistentes-variando em intensidade e disponibilidade-portanto, os ângulos das pás devem ser ajustados em tempo real-para maximizar a eficiência da geração de energia. Este ajuste é realizado pelo sistema de controle de pitch.
De onde vem a energia do sistema de pitch? Fluido hidráulico. Este fluido deve ser transportado da nacela estacionária para o cubo giratório sem vazar ou interromper o fluxo, e o componente que lida com essa transferência deve suportar dezenas de milhares de rotações sem se desgastar. Este é o papel do sindicato rotativo.
Instalada entre a nacela e o cubo, a união rotativa permite que o fluido hidráulico entre por uma extremidade e saia pela outra, ao mesmo tempo que permite uma rotação contínua de 360 graus sem interromper o circuito de fluido. Essencialmente, ele atua como um “tubo dinâmico” dentro da turbina: uma extremidade permanece estacionária com a nacela enquanto a outra gira com o cubo, usando vedações para conter o fluido com segurança.
A lógica por trás do sistema de inclinação é simples: o sistema de controle principal calcula o ângulo ideal das pás com base na velocidade e direção do vento e, em seguida, transmite comandos através da união rotativa para os cilindros hidráulicos no cubo, que empurram as pás para o ângulo necessário. O ângulo correto garante alta eficiência de conversão de energia eólica, enquanto um ângulo incorreto leva a uma queda na produção de energia. Consequentemente, um mau funcionamento na união rotativa pode variar desde a redução da eficiência até a perda de controle sobre as pás, forçando potencialmente um desligamento de emergência de toda a turbina.
A energia eólica offshore impõe exigências ainda mais rigorosasuniões rotativas. Os ambientes offshore apresentam alta salinidade, alta umidade e fortes elementos corrosivos, agravados por vibrações constantes de ondas e condições de vento-que as vedações padrão não suportam por muito tempo. As uniões rotativas hidráulicas modernas para turbinas eólicas geralmente empregam estruturas e materiais de vedação de vários-estágios, como anéis de vedação de carboneto de silício e vedações de borracha fluorada; eles podem suportar pressões operacionais de até 35 MPa, suportar temperaturas que variam de -20 graus a 200 graus e oferecer uma vida útil projetada de até 20 anos. O objetivo é garantir que, uma vez instalada, a unidade exija manutenção mínima.
Os dados de mercado indicam que as vendas globais de uniões rotativas hidráulicas para turbinas eólicas atingiram 877 milhões de dólares em 2024, e o mercado continua a crescer. Esses produtos vêm em configurações de-canal único, canal duplo-e multi-canal; unidades de grande-escala normalmente utilizam versões multi-canais, que permitem a transmissão simultânea de fluido hidráulico, óleo lubrificante e sinais elétricos.
Outra tendência digna de nota é a mudança das juntas rotativas tradicionais-que dependem do contato físico para a transmissão do sinal e são propensas ao desgaste e à geração de detritos que podem comprometer a estabilidade do sinal-em direção a tecnologias de transmissão sem-contato. Por exemplo, juntas rotativas-de fibra óptica eliminam o atrito mecânico e a geração de detritos, oferecendo vantagens distintas em ambientes como locais offshore, onde os custos de manutenção são excepcionalmente altos.
Uma turbina eólica foi projetada para operar por 20 anos e a junta rotativa deve durar o mesmo tempo. Embora muitas vezes esquecido, é indispensável: sem ele, as pás não conseguem ajustar o seu passo, tornando a turbina incapaz de gerar eletricidade, independentemente da força do vento.