BR102013007994B1 - método de fabricação de um componente de um módulo de uma pá de aerogerador e pá partida de um aerogerador - Google Patents

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Abstract

método de fabricação de uma componente de uma pá partida de um aerogerador. método de fabricação de uma componente de uma pá partida de um aerogerador. a invenção proporciona um método de fabricação de uma componente de uma pá partida de un aerogerador (como uma estrutura interior ou uma viga interior) que tem elementos de união com a sua componente complementar (isto é, uma estrutura exterior ou uma viga exterior). o método compreende as seguintes etapas: a) fabricar um laminado de união de um material composto com os elementos de união embebidos nele, estando configurado esse laminado para se converter uma parte da componente, b) fabricar o componente utilizando como uma pré-forma esse laminado de união. a invenção também se refere a uma pá partida que compreende componentes fabricados com esse método de fabricação.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM COMPONENTE DE UM MÓDULO DE UMA PÁ DE AEROGERADOR E PÁ PARTIDA DE UM AEROGERADOR [0001] A presente invenção se refere em geral a pás partidas de aerogeradores e, mais em particular, a um método de fabricação de um componente de uma pá partida de um aerogerador que tem elementos de união com outro componente da pá.
ANTECEDENTES
[0002] Os aerogeradores incluem um rotor que suporta várias pás que se prolongam radialmente para capturar energia cinética do vento e provocam um movimento rotatório de um trem de potência acoplado a um gerador elétrico para produzir energia elétrica.
[0003] A quantidade de energia produzida pelos aerogeradores da superfície de varrimento do rotor dé pás que recebe a ação do vento e, consequentemente, o acréscimo do comprimento das pás envolve normalmente um acréscimo da produção de energia do aerogerador.
[0004] No entanto, o tamanho das pás está limitado atualmente em certa medida por condicionamentos infraestruturais e de transporte.
[0005] Para resolver em particular os problemas apresentados por pás de grande comprimento a técnica anterior descreve que a divisão da pá em duas ou mais seções possa ser fabricada individualmente e todas as seções possam ser ensambladas no lugar de instalação do aerogerador.
[0006] WO 2005/100781, WO 2006/103307, EP 2 138 715 e EP 2
138 716 a nome do solicitante, divulgam diferentes elementos de união de pás partidas de aerogeradores.
[0007] Em um método típico de fabricação daqueles componentes dos módulos longitudinais de uma pá de um aerogerador que têm elementos de união com outros componentes, estes elementos de união se incorporam aos componentes durante a sua fabricação.
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[0008] Um inconveniente deste método é a complexidade da fabricação dos componentes de uma pá partida de um aerogerador que tem elementos de união com outros componentes.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
[0009] É objeto da presente invenção, um método simplificado de fabricação de um componente de uma pá partidda de um aerogerador (como uma estrutura interior ou uma longarina interior) que tem elementos de união com o seu componente complementar (isto é, uma estrutura exterior ou uma longarina exterior).
[00010] É outro objetivo da presente invenção um método de fabricação de um componente de uma pá partida de um aerogerador (como uma estrutura interior ou uma longarina interior) que tem elemntos de união com o seu componente complementar (isto é, uma estrutura exterior ou uma longarina exterior) que melhora a integração desses elementos de união.
[00011] Esses e outros objetos conseguem-se com um método de fabricação que compreende as seguintes etapas:
a) Fabricar um laminado de união de um material constituído com os elementos de união embutidos nele, estando configurado esse laminado de união para se converter em uma parte do componente;
b) Fabricar o componente utilizando esse laminado de união como uma pré-forma. Vantajosamente, o laminado de união fabrica-se em um estado curado para facilitar o seu transporte às instalações onde se fabricam as pás partidas.
[00012] Em uma modalidade, o componente da pá partida é fabricado em um molde bivalente, isto é, um molde adaptável para fabricar um componente de uma pá unitário e componentes de uma pá partida.
[00013] Em uma outra modalidade, o componente da pá partida é
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3/7 fabricado em um molde específico para ele.
[00014] O método inclui a fabricação de estruturas interiores e exteriores com laminados de união configurados para se converter em uma seção longitudinal central da estrutura compreendida entre 30-70% da corda nas suas extremidades próximas e estendida em pelo menos 20% do seu comprimento.
[00015] Outras carecterísticas desejáveis e vantagens do método de fabricação de um componente de uma pá partida de um aerogerador com outro componente da pá partida segundo a invenção serão evidentes a partir da descrição a seguir detalhada da invenção e das concretizações anexas, em relação com os desenhos anexos.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[00016] A Figura 1a é uma vista esquemática em perspectiva de um laminado de união para um componente de uma pá partida segundo a presente invenção.
[00017] As Figuras 2a e 2b são vistas esquemáticas em planta das estruturas interior e exterior de uma pá partida de um aerogerador fabricadas utilizando laminados de união segundo esta invenção.
[00018] As figuras 3a e 3b são vistas esquemáticas em secção transversal de uma estrutura de uma pá partida de um aerogerador fabricada utilizando um laminado de união segundo esta invenção.
[00019] As figuras 4a e 4b são vistas esquemáticas em planta das estruturas interior e exterior de uma pá partida de um aerogerador fabricadas utilizando laminados de união de acordo com esta invenção. [00020] As figuras 5a e 5b são vistas esquemáticas em secção transversal de uma longarina de uma pá partida de um aerogerador fabricada utilizando um laminado de união de acordo com esta invenção.
[00021] A figura 6 é uma vista esquemática em perspectiva de um molde para a fabricação de uma estrutura de uma pá partida de um
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4/7 aerogerador com os laminados de união dos seus dois componentes colocados em sua posição.
[00022] As figuras 7a e 7b são vistas esquemáticas em perspectiva de dois moldes para a fabricação por separado das estruturas interior e exterior de uma pá partida de um aerogerador com os laminados de união colocados em sua posição.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[00023] No método de fabricação de um componente de uma pá partida que tem elementos de união com outro componente segundo a invenção, os elementos de união se incorporam em uma primeira etapa de um laminado de união apropriado para eles e o componente de união em um estado curado ou parcialmente curado.
[00024] A Figura 1 apresenta um exemplo de um laminado de união 11 de um material composto que incorpora esses elementos de união 13.
[00025] O laminado de união 11 é dependente, por um lado, das características dos elementos particulares de união 13 que se utilizam na pá. Por outro lado, assume-se que a concepção de um laminado específico para um determinado conjunto de elementos de união 13 é sempre possível.
[00026] Em referência a uma configuração de pá com estruturas, as Figuras 2a e 2b apresentam uma estrutura interior 21 e uma estrutura exterior 31 que se fabricam utilizando, respectivamente, como préformas uns laminados de união 23, 33 específicos que incorporam os elementos de união previstos para ambas as estruturas 21, 31.
[00027] Os elementos de união 13 ficam embutidos em laminados de união 23, 33 de um material composto como Plástico Reforçado com Fibra de Carbono (Carbon Fibre Reinforced Plastic ou CFRP) ou Plástico Reforçado com Fibra de Vidro (Glass Fibre Reinforced Plastic ou GCFRP) concebidos especialmente para conseguir, desta forma,
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5/7 uma boa integração dos elementos de união 13 e para proporcionar préformas adequadas para serem utilizadas na fabricação da estrutura interior 21 e a estrutura exterior por outro lado.
[00028] A forma e estrutura dos laminados de união 23, 33 deve ser compatível com o espaço que ocuparão em, respectivamente, a estrutura interior 21 e a estrutura exterior 31.
[00029] Como se apresentam nas Figuras 2a e 2b, estes laminados de união 23, 33 podem ocupar uma secção longitudinal central das estruturas interior e exterior 21, 31 compreendida entre 30%-70% da corda na extremidade de cada estrutura próxima da outra estrutura, sendo os seus comprimentos respectivos, L1, L2 pelo menos 20% de, respectivamente, o comprimento das estruturas interior e exterior 21, 31. Podem inclusive ter o mesmo comprimento que as estruturas 21,31. [00030] Como se apresenta nas Figuras 3a e 3b, a espessura do laminado de união 23 pode ser igual ou menor do que a espessura da seção central da estrutura interior 21. O mesmo é aplicável ao laminado de união 33 relativamente à estrutura exterior 31.
[00031] Em referência a uma configuração da pá com longarinas internas, as Figuras 4a e 4b apresentam uma longarina interior 25 e uma longarina exterior 35 se fabricam utilizando como pré-formas, respectivamente, laminados de união 27,37 específicos que incorporam os elementos de união previstos para ambas as longarinas 25, 35.
[00032] A forma e estrutura dos laminados de união 27, 37 deve ser compatível com o espaço que ocuparão, respectivamente, na longarina interior e na longarina exterior.
[00033] Como se apresenta nas Figuras 4a e 4b estes laminados de união 27, 37 podem ocupar as capas das longarinas interior e exterior 25, 35, sendo os seus respectivos comprimentos L3, L4 pelo menos 20% do comprimento das longarinas interior e exterior 21, 31. Podem ter inclusive o mesmo comprimento que as longarinas 25, 35.
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[00034] Como se apresenta nas Figuras 5a e 5b a espessura do laminado de união 27 pode ser o mesmo ou menor do que a espessura da capa da longarina interior 25.0 mesmo é aplicável ao laminado relativamente à longarina exterior 35.
[00035] A fabricação de qualquer um dos componentes mencionados anteriormente de uma pá partida de um aerogerador com um laminado de união fabricado em uma etapa anterior pode-se fazer utilizando um molde adequado para o componente completo da pá é apresentada na Figura 6 (um molde que também pode ser utilizado para a fabricação de um componente de uma pá unitária) ou dois moldes adequados para ambos os componentes da pá como se apresenta nas Figuras 7a e 7b. [00036] No primeiro caso, como se apresenta na Figura 6, os laminados de união 23, 33 que incorporam os elementos de união fabricados previamente se colocam no molde 50 nas suas posições correspondentes, separados por um modelo de separação 51. Após isto é completada a fabricação das estruturas interior e exterior 21, 31 utilizando qualquer um dos métodos conhecidos de fabricação de pás de aerogeradores. A estrutura interior 21 e a estrutura exterior 31 se podem fabricar ao mesmo tempo.
[00037] No segundo caso, como se representa nas Figuras 7a, 7b, os laminados de união 23, 33 que incorporam os elementos de união fabricados previamente se colocam nos moldes 60, 62 nas suas posições correspondentes delimitadas pelos modelos 61, 63. Após isto se completa a fabricação das estruturas interior e exterior 21, 31 utilizando qualquer um dos métodos conhecidos de fabricação de pás de aerogeradores.
[00038] A principal vantagem da presente invenção é que permite uma fabricação centralizada dos laminados de união, o que é desejável para garantir o máximo nível de controlo de qualidade para uma parte da pá de uma relevância estrutural especial e uma fabricação
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7/7 descentralizada dos componentes da pá partida, o que é desejável para reduzir custos.
[00039] Mesmo que a presente invenção tenha sido descrita com diferentes modalidades, apreciar-se-á a partir da descrição que se podem fazer diferentes combinações de elementos, variações ou melhoras nela, e estão dentro do âmbito da invenção.

Claims (14)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método de fabricação de um componente (21,31,25, 35) de um módulo de uma pá de aerogerador dividida em pelo menos dois módulos longitudinais, o dito componente (21, 31, 25, 35) tendo elementos de união com um componente complementar (31, 21, 35, 25) em outro módulo, caracterizado por compreender os seguintes passos
    a) fabricar um laminado de união (23, 33, 27, 37) de um material composto com os elementos de união embutidos nele, o dito laminado de união (23, 33, 27, 37) estando configurado para se converter em uma parte do componente (21, 31, 25, 35);
    b) fabricar o componente (21, 31, 25, 35) utilizando como uma pré-forma o dito laminado de união (23, 33, 27, 37).
  2. 2. Método de fabricação da acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o laminado de união (23, 33, 27, 37) é fabricado em um estado curado.
  3. 3. Método de fabricação da acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o lamiado de união (23, 33, 27, 37) é fabricado em um estado parcialmente curado.
  4. 4. Método de fabricação da acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita etapa b) é realizada em um molde (50) adaptável para a fabricação de um componente de uma pá unitária e de componentes de uma pá de aerogerador dividida longitudinalmente em pelo menos dois módulos.
  5. 5. Método de fabricação de acordo com a revindicação 4, caracterizado pelo fato de que o componente (21,31,25, 35) é fabricado ao mesmo tempo que o componente complementar (31, 21, 35, 25) de outro módulo utilizando um modelo de separação (51) entre eles.
  6. 6. Módulo de fabricação de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o componente (21,31,25, 35) é fabricado na seção correspondente do molde (50), sem utilizar o resto do molde
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    2/3 (50).
  7. 7. Método de fabricação da acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita etapa b) é realizada em um molde específico para o componente (21,31, 25, 35).
  8. 8. Método de fabricação da acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o dito componente é uma estrutura (21, 31).
  9. 9. Método de fabricação de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o dito laminado de união (23, 33) está configurado para se converter em uma seção longitudinal central da estrutura (21, 31) compreendida entre 30-70% da corda na sua extremidade próxima da estrutura complementar (31, 21) e que se prolonga em pelo menos 20% do seu comprimento a partir da sua extremidade próxima da estrutura complementar (31, 21).
  10. 10. Método de fabricação de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o dito laminado de união (23, 33) se prolonga ao longo de todo o comprimento da estrutura (21, 31).
  11. 11. Método de fabricação de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o dito componente é uma longarina (25, 35).
  12. 12. Método de fabricação de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o dito laminado de união (27, 37) está configurado para se converter na capa da longarina (25, 35) em pelo menos 20% do seu comprimento a partir da sua extremidade próxima à longarina complementar (35, 25).
  13. 13. Método de fabricação de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o dito laminado de união (27, 37) se prolonga ao longo de todo o comprimento da longarina (25, 35).
  14. 14. Pá partida de um aerogerador dividida em pelo menos dois módulos longitudinais que compreende componentes (21, 31, 25,
    Petição 870200003447, de 08/01/2020, pág. 13/20
    3/3
    35) com elementos de união com componentes complementares (31, 21, 35, 25) em outro módulo, caracterizada pelo fato de que os ditos componentes (21, 31, 25, 35) são fabricados por um método de fabricação, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 13.
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