BR112012033209B1

BR112012033209B1 - junção compósita reduzida de entalhes

Info

Publication number: BR112012033209B1
Application number: BR112012033209-0A
Authority: BR
Inventors: Lars Nielsen
Original assignee: Lm Glasfiber A/S
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2011-07-08
Publication date: 2020-12-08
Also published as: EP2405130A1; BR112012033209A2; DK2591229T3; CN103026058B; EP2591229B1; PL2591229T3; ES2614513T3; US20130115095A1; CN103026058A; US9366223B2; WO2012004383A2; EP2591229A2; WO2012004383A3

Abstract

JUNÇÃO COMPÓSITA REDUZIDA DE ENTALHES. Trata-se de uma pá de turbina eólica que compreende um contorno oco perfilado e pelo menos uma viga de reforço (15) entre duas partes do corpo de invólucro (13,14), a viga compreendendo um primeiro flange de viga (16a), um segundo flange de viga (16b) oposto ao primeira e um corpo de viga (17), o qual conecta-se ao primeiro flange (16a) por uma primeira área de transição (32a) e ao segundo (16b) por uma segunda área de transição (32a). O corpo de viga compreende um núcleo de viga (22). O núcleo de viga (22) compreende uma primeira superfície externa do núcleo (24a) e uma segunda superfície externa do núcleo (24b) oposta à primeira. O corpo de viga compreende ainda um filme (50) disposto sobre as superfícies externas do núcleo. Os flanges (16a, 16b) e o filme (50) são feitos de um polímero reforçado com fibras. As áreas de transição (32a, 32b) compreendem um meio para a redução de entalhes formado por arestas arredondadas do núcleo de viga (22).

Description

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a uma pá de turbina eólica para um rotor de turbina eólica e também a uma turbina eólica que compreende uma pá de turbina eólica desse tipo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Por via de regra, uma pá de turbina eólica para uma turbina eólica compreende um invólucro aerodinâmico composto por duas partes de invólucro e por ao menos uma viga, normalmente duas ou três, disposta entre as partes de invólucro e aderida ao lado interno das partes de invólucro com cola. As vigas exercem a função de reforçar a pá de turbina durante a operação. Com frequência, a partes de invólucros conectam-se entre si em um bordo de fuga e em um bordo de ataque e, normalmente, são unidas por colagem; como alternativa, as partes de invólucro podem ser formadas integralmente. A pá também compreende laminados nos invólucros a fim de reforçá-los. As vigas absorvem grandes forças durante a operação das pás. Em especial, as áreas próximas aos pontos onde as vigas se conectam ao interior das partes de invólucro estão sujeitas a cargas pesadas, as quais podem ocasionar fraturas nas vigas.

O documento WO 2008/086805 revela uma pá de turbina eólica com uma base de reforço interna entre o bordo de fuga e o bordo de ataque para aumentar a resistência contra deformações do invólucro. Essa solução eleva a complexidade da estrutura e, portanto, também a complexidade para fabricar a pá.

O documento US 5375324 revela uma pá de turbina eólica com vigas em I que se estendem na longitudinal conectadas a uma face interna de diferentes metades do invólucro de pá. As vigas em I são feitas de polímero reforçado com fibras e não são munidas de um núcleo de viga feito de um material de núcleo.

O documento WO 2010/023140 revela uma pá de turbina eólica munida de uma longarina em caixa que se estende longitudinalmente com fases opostas coladas nas faces internas das diferentes metades do invólucro de pá, as junções coladas tendo superfícies com linhas frontais côncavas a fim de prover um efeito de redução de entalhes nas junções coladas.

O documento JP 61192864 revela uma turbina eólica composta por três partes de invólucro, mutuamente conectadas por meio de um adesivo, e por uma viga longitudinal, conectada a faces internas opostas do corpo de invólucro formado pelas três partes de invólucro.

Por fim, há conhecimento de uma pá de turbina eólica essencialmente conforme menciona o preâmbulo da reivindicação 1.

REVELAÇÃO DA INVENÇÃO

Um primeiro aspecto da presente invenção consiste em 5 superar, ao menos em parte, as desvantagens da técnica anterior supramencionada e em proporcionar uma pá de turbina eólica cujo risco de fratura e avaria da viga seja reduzido. Esses aspectos e vantagens transparecem na descrição detalhada abaixo e são obtidos por meio de uma pá de turbina eólica para um rotor de turbina eólica, pá essa que compreende um contorno perfilado composto por um corpo de invólucro oco 10 feito de resina reforçada com fibras, em que o corpo de invólucro oco compreende uma primeira parte do corpo de invólucro e uma segunda parte do corpo de invólucro interconectadas e ao menos uma viga que se estende na longitudinal pré-fabricada, com uma seção transversal em forma de I e feita de resina reforçada com fibras que compreende diversas camadas de fibra, a referida viga compreendendo um primeiro 15 flange de viga, um segundo flange de viga e um corpo de viga que se estende entre os flanges, o referido corpo de viga compreendendo um núcleo de viga com faces laterais externas primeira e segunda mutuamente espaçadas e faces terminais primeira e segunda mutuamente espaçadas, cada uma das faces laterais sendo revestida por um filme de polímero reforçado com fibras, a primeira face terminal sendo revestida pelo 20 polímero reforçado com fibras do primeiro flange de viga e a segunda face terminal sendo revestida pelo polímero reforçado com fibras do segundo flange de viga, o corpo de viga sendo formado integralmente ao primeiro flange de viga e conectado a este por duas primeiras áreas de transição opostas que compreendem resina reforçada com fibras e formado integralmente ao segundo flange de viga e conectado 25 a este por segundas áreas de transição opostas que compreendem resina reforçada com fibras, o primeiro flange de viga conectando-se a uma superfície interna da primeira parte de invólucro e o segundo flange de viga conectando-se a uma superfície interna da segunda parte de invólucro, em que as áreas de transição compreendem meios para reduzir entalhes que compreendem uma conexão arredondada ou 30 chanfrada entre cada uma das faces laterais e cada uma das faces terminais adjacentes do núcleo de viga.

Testes demonstraram que, munindo-se as áreas de transição de meios de redução de entalhe compostos por arestas arredondadas ou chanfradas no núcleo de viga, é possível transferir forças dos filmes aos flanges sem nenhum 35 risco de causar avarias e fraturas nas áreas de transição já que estas são capazes de absorver as forças Com essa estrutura, diminui-se o carregamento das junções entre as partes do corpo de invólucro da pá nos bordos de ataque e fuga. O risco de avarias, tal como empenamento, também é reduzido.

Em uma concretização da invenção, nas áreas de transição, as camadas de fibra de cada filme prosseguem rumo ao interior do flange adjacente seguindo um trajeto côncavo em uma parte do flange que se conecta ao filme, a qual possui uma superfície externa concavamente curvada.

Dessa forma, o trajeto côncavo das camadas de fibra da parte do flange que se conecta ao filme possibilita uma redução nos entalhes e, assim, diminui ou elimina o risco de fraturas ou avarias na viga.

De acordo com outra concretização, nas áreas de transição, forma-se uma câmara interna que acomoda resina entre uma primeira superfície interna, a qual é definida por uma conexão arredondada ou chanfrada entre uma face lateral e uma face terminal do núcleo de viga definido por camadas de fibra que revestem a referida conexão, uma segunda superfície interna, a qual é definida pelas camadas de fibra da parte do flange que se conecta ao filme, e uma terceira superfície interna, a qual é definida pelas camadas de fibra do flange adjacente

A estrutura de uma câmara, junto com um trajeto inclinado ou arredondado, viabiliza um efeito de redução de entalhes significativo. A viga será capaz de transferir grandes forças em comparação à maneira convencional de construção da área de transição.

Em outra concretização da invenção, o raio de curvatura da segunda superfície interna é em função da espessura do núcleo de viga; em que o referido raio de curvatura aumenta quando a espessura do núcleo de viga entre as faces laterais deste aumenta

De acordo com uma concretização da invenção, o raio de curvatura da primeira superfície, isto é, da aresta arredondada do núcleo, é em função da espessura do núcleo de viga entre as faces laterais deste; o referido raio curvado sendo maior a espessura do núcleo de viga for maior.

Em outra concretização, toda a superfície do núcleo de viga, incluindo as faces laterais, as faces terminais e a conexão arredondada ou chanfrada entre cada face terminal e cada face lateral, é revestida por camadas de fibra.

Como resultado, as camadas de fibra que revestem a superfície externa, em especial a aresta arredondada e chanfrada do núcleo, conferem um efeito de redução de entalhe.

Em outra concretização da invenção, a câmara compreende reforço embutido na resina.

Incluindo-se um reforço na câmara, a resistência da área de transição aumenta visto que o reforço garante a redução no risco de áreas secas.

Em outra concretização da invenção, o reforço compreende um cabo que se estende na longitudinal, o qual, por exemplo, compreende fibras de vidro e, de preferência, é disposto na primeira superfície interna

Dessa forma, o reforço é colocado ou disposto de uma maneira simples. No entanto, também é possível utilizar resíduos de vidro em várias formas geométricas, como pó ou pequenas partículas arredondadas ou afiadas. Utilizando-se um reforço desse tipo, diminuiu-se o risco de áreas com pontos secos.

Em uma concretização adicional da invenção, o reforço é um cabo unidirecional. Outro cabo utilizável é um cabo de fibras trançado ou tecido.

Utiíizando-se um cabo como reforço, diminui-se o risco de fraturas, pois esse material possui resistência adequada.

Em uma concretização da invenção, o diâmetro do cabo de fibras é de 6 a 15 mm, de preferência de 9 a 12 mm.

O diâmetro do cabo de fibras depende do ângulo entre as superfícies primeira e terceira; quanto maior o ângulo, maior o diâmetro.

Em outra concretização da invenção, o corpo de invólucro oco possui um contorno perfilado na direção radial e é dividido entre uma região de raiz, com um perfil substancialmente circular ou elíptico mais próximo do cubo, uma região de aerofólio, com um perfil de geração de sustentação mais afastado do cubo, e, de preferência, uma região de transição entre a região de raiz e a região de aerofólio, a região de transição tendo um perfil que muda gradualmente na direção radial do perfil circular ou elíptico da região de raiz ao perfil de geração de sustentação da região de aerofólio.

Em uma concretização adicional da invenção, realiza-se a conexão entre a face interna dos corpos de invólucro e os flanges de viga por meio de um agente de ligação, tal como cola

Em uma concretização da invenção, o material de reforço e/ou material de fibra da viga compreende fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de aço, aramida ou fibras vegetais.

Em outra concretização da invenção, a primeira parte do corpo de invólucro forma parte de um lado de pressão, e a segunda parte de invólucro pode formar parte do lado de sucção.

Em uma concretização adicional da invenção, a seção transversal da câmara é triangular.

De acordo com outra concretização da invenção, o núcleo de viga é feito de um material com menor densidade do que o polímero reforçado com fibras, de preferência, com uma densidade menor do que a do polímero.

Em ainda outra concretização da invenção, o núcleo de viga é feito de um material espumado, tal como um polímero espumado, ou de pau-de-balsa.

Em uma concretização adicional da invenção, a viga é substancialmente simétrica em torno de um plano central longitudinal.

Em outra concretização adicional da invenção, a viga é fabricada por transferência de resina assistida por vácuo (VARTM).

Em outra concretização da invenção, a viga é fabricada usando-se materiais de fibra pré-ímpregnados com resina (prepreg).

De acordo com uma concretização, as conexões entre ao menos uma das faces terminais e as faces laterais adjacentes do núcleo de viga são formadas por uma seção de circulo que se estende entre as faces laterais, em especial um meio-círculo, conforme visto em seção transversal.

De acordo com outra concretização, as faces laterais do núcleo de viga são essencialmente paralelas.

Em uma concretização da invenção, as faces laterais do núcleo de viga convergem rumo uma à outra da primeira face terminal à segunda.

De acordo com uma concretização adicional, a pá possui um comprimento de ao menos 35, 40, 45, 50, 55 ou 60 metros.

Em outra concretização da invenção, a distância entre a primeira superfície lateral externa do núcleo e a segunda superfície lateral externa do núcleo aumenta rumo ao primeiro flange da viga e rumo ao segundo flange da viga

O raio de curvatura da superfície externa da parte do flange que se conecta ao filme corresponde, de preferência, a pelo menos um décimo da largura do núcleo, mais preferencialmente, entre um décimo e quatro vezes a largura do núcleo entre as faces laterais deste na região da parte do flange que se conecta ao filme.

O comprimento dos chanfros ou o raio de curvatura dos arredondamentos do núcleo de viga corresponde, de preferência, a pelo menos um décimo da largura do núcleo e, mais preferencialmente, entre cerca de um décimo e a metade da largura do núcleo de viga entre as superfícies laterais deste na região do chanfro ou arredondamento. Logo, em uma concretização, o raio de curvatura é metade da largura do núcleo, isto é, a face terminal do núcleo é um meio-círculo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Abaixo, explicaremos a presente invenção em detalhes com referência aos desenhos, dentre os quais: a figura 1 ilustra uma turbina eólica, a figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma pá de 5 turbina eólica convencional, a figura 3 ilustra uma vista esquemática de um perfil de aerofólio, a figura 4 ilustra uma pá de turbina eólica cortada, a figura 5 ilustra a seção transversal de uma parte de uma pá 10 de turbina eólica e de uma viga de reforço de acordo com a invenção, e a figura 6 ilustra uma seção transversal de uma parte de uma viga de reforço exibindo detalhes das áreas de transição.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A figura 1 ilustra uma turbina eólica em frente à torre 15 convencional e moderna de acordo com o chamado "conceito dinamarquês”, com uma torre 27, uma nacela 28 e um rotor 2 com um eixo de rotor 4 substancialmente horizontal. O rotor 2 inclui um cubo 5 e três pás 1, as quais se estendem radialmente a partir do cubo 5, cada uma com uma raiz de pá 30, mais próxima do cubo, e uma ponta de pá 29, mais distante do cubo 5.

A figura 3 ilustra uma vista esquemática de um perfil de aerofólio 38 de uma típica pá de turbina eólica representado com os vários parâmetros tipicamente adotados para definir o formato geométrico de um aerofólio. O perfil de aerofólio 38 possui um lado de pressão 6 e um lado de sucção 7, os quais, durante o uso, isto é, durante a rotação do rotor, normalmente voltam-se a barlavento e para 25 trás, respectivamente. O aerofólio 38 possui uma corda 11 com um comprimento de corda 34 que se estende entre o bordo de ataque 9 e o bordo de fuga 10 da pá O aerofólio 38 possui uma espessura 35 definida como a distância entre o lado de pressão 6 e o lado de sucção 7. A espessura 35 do aerofólio varia ao longo da corda 11.

Como se vê na figura 2, a pá convencional 1 compreende uma área de raiz 31, mais próxima do cubo, uma área de aerofólio 33, mais distante do cubo, e uma área de transição 32, entre as áreas de raiz 31 e aerofólio 33. A pá 1 tem seu bordo de ataque 9 voltado para o sentido de rotação da pá 1 quando instalada no cubo e, o bordo de fuga 6, voltado para o sentido oposto ao bordo de ataque 9. A área 35 de aerofólio 33 possui um formato de pá ideal ou quase ideal, ao passo que a área de raiz 31 possui uma seção transversal substancialmente circular, o que diminui cargas de tempestade e torna fácil e seguro de instalar a pá 1 no cubo. De preferência, o diâmetro da área de raiz 31 é constante ao longo dela toda. A área de transição 32 passa aos poucos do formato circular da área de raiz 31 ao perfil de aerofólio da área de aerofólio 33. A largura da área de transição 32 aumenta de maneira 5 substancialmente linear à medida que a distância em relação ao cubo aumenta

A área de aerofólio 33 possui um perfil de aerofólio com um plano de corda 11 que se estende entre o bordo de ataque 9 e o bordo de fuga 10 da pá 1. A largura do plano de corda diminui à medida que a distância L em relação à área de raiz 31 aumenta. Deve-se ter em mente que o plano de corda não é 10 necessariamente reto ao longo de toda a sua extensão visto que a pá pode ser torcida e/ou curvada, proporcionando assim um piano de corda com um curso correspondentemente torcido e/ou curvado. Geralmente, as pás são torcidas para compensar o fato de a velocidade local da pá depender do raio a partir do cubo. Em razão da seção transversal circular, a área de raiz 31 não contribui com a produção da 15 turbina eólia e, na verdade, a diminui um pouco por causa da resistência ao vento.

A figura 4 ilustra uma vista em perspectiva de uma pá 1, a qual foi cortada a fim de ilustrar a posição de duas vigas de reforço 15. A pá 1 compreende uma seção de raiz 30, uma ponta de pá 29 e, entre elas, a área de transição 32 e a área de aerofólio 33. A pá 1 compreende uma primeira parte do corpo de invólucro 13 20 e uma segunda parte do corpo de invólucro 14, as quais conectam-se uma à outra no bordo de ataque 9 e no bordo de fuga 10. As vigas de reforço 15 são dispostas entre as duas partes do corpo de invólucro 13 e 14. Na concretização ilustrada, as vigas 15 são dispostas substancialmente em paralelo e cada uma compreende um primeiro flange de viga 16a, conectado à superfície interna 18 da primeira parte do corpo de 25 invólucro 13, e um segundo flange de viga 16b, conectado à superfície interna 20 da segunda parte do corpo de invólucro 14. As vigas conectam-se às diferentes partes do invólucro por colagem. As vigas são dispostas na área de transição 32 e em ao menos parte da área de aerofólio 33. A pá é fabricada de maneira convencional e de um material tal como um compósito composto por polímero reforçado com fibras. O 30 polímero pode ser uma resina, ta! como poliéster, viniléster ou epóxi. As fibras podem ser de qualquer tipo adequado de fibra, tal como fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de aço, bambu, madeira ou qualquer combinação desses.

A figura 5 ilustra a seção transversal de uma viga de reforço 15 de acordo com uma concretização da invenção e ilustra detalhes de uma das vigas 15 35 ilustradas na figura 4 A viga 15 compreende um núcleo de viga 22, o qual é, para maior vantagem, feito de um material de espuma. O núcleo de viga 22 é definido por uma primeira superfície lateral externa do núcleo 24a, por uma segunda superfície lateral externa oposta do núcleo 24b, por uma primeira face terminal externa do núcleo 52 e por uma segunda face terminal externa do núcleo 53, também dispostas em oposição uma à outra e interconectando as superfícies primeira 24a e segunda 24b. A seção transversal do núcleo de viga 22 é essencialmente retangular com arestas arredondadas ou chanfradas. As superfícies externas primeira 24a e segunda 24b do núcleo são revestidas por respectivos filmes 50a e 50b, os quais são feitos de uma resina reforçada com fibras que compreende diversas camadas de fibra.

As faces terminais primeira 52 e segunda 53 do núcleo definem superfícies internas 36a e 36b dos respectivos flanges de viga 16a e 16b, os flanges de viga sendo feitos de um material de resina reforçado com fibras que compreende diversas camadas de fibra.

O núcleo de viga 22 e os filmes 50 formam um corpo de viga 17. O primeiro flange de viga 16a e o segundo flange de viga 16b compreendem respectivas superfícies externas 37a e 37b voltadas, para o interior das partes do corpo de invólucro primeira e segunda, respectivamente, e as superfícies internas opostas dos flanges 36a e 36b fazem contato com as faces terminais primeira 52 e segunda 53 do núcleo de viga.

As superfícies externas 37a e 37b dos flanges 16a e 16b são unidas às superfícies internas 18 e 20 dos invólucros por meio de uma cola 26 ou de um agente de colagem semelhante. Os flanges de viga 16 podem ser dispostos simetricamente em torno dos eixos longitudinais do núcleo de viga 22. Com uma estrutura desse tipo, é mais fácil de dispor os flanges e a viga de reforço corretamente em relação às partes do corpo de invólucro e garantir a aplicação de cola suficiente.

Na área entre o corpo de viga 17 e os respectivos flanges de viga 16a e 16b, o corpo de viga conecta-se ao primeiro flange 16a por meio de duas primeiras áreas de transição opostas 32a que compreendem polímeros reforçados com fibras. De maneira correspondente, o corpo de viga conecta-se ao segundo flange de viga 16b por meio de duas segundas áreas de transição opostas 32b que compreendem polímero reforçado com fibras. As áreas de transição 32 transferem as forças entre o corpo de viga 17 e os flanges de viga 16a e 16b e compreendem meios de redução de entalhes que diminuem o risco de fraturas na viga. As primeiras áreas de transição 32a são definidas como áreas de transição mais próximas da primeira parte do corpo de invólucro 13, ao passo que as segundas áreas de transição 32b são definidas como áreas de transição mais próximas da segunda parte do corpo de invólucro 14.

Cada uma das áreas de transição primeiras 32a e segundas 32b compreende uma área de transição externa 39 e uma área de transição interna 40. A área de transição externa 39 compreende uma área de flange localizada entre a superfície externa do flange e o filme 50 (a saber, a parte do flange que se conecta ao filme 54) e conecta-se integralmente ao filme 50, a qual reveste o núcleo de viga 22 por meio de um polímero reforçado com fibras. Em outras palavras, as camadas de fibra do filme estendem-se ao interior do flange. A superfície externa 51 da parte do flange que se conecta ao filme 54 é concavamente curvada com um raio de curvatura que depende da espessura do filme 50. O raio de curvatura da superfície externa 51 corresponde, de preferência, a pelo menos um décimo da largura do núcleo, mais preferencialmente, entre um décimo e quatro vezes a largura do núcleo entre as faces laterais deste na região da parte do flange que se conecta ao filme. É importante que a resina reforçada com fibras nessa área seja inteiriça já que isso aumentará a capacidade de transferir as forças na região sem causar nenhuma fratura na área de transição. A parte do flange que se conecta ao filme 54 da área de transição externa 39 compreende uma segunda superfície 43 definida pelas camadas de fibra do polímero reforçado com fibras.

Cada uma das áreas de transição internas 40 compreende uma primeira superfície 42, definida na concretização ilustrada nas figuras 5 e 6 pelas respectivas arestas arredondadas e chanfradas 49 entre cada face lateral 24a, 24b e cada face terminal 52, 53 do núcleo de viga. Deve-se observar, contudo, que todas as faces do núcleo, incluindo as arestas chanfradas ou arredondadas do núcleo, podem ser revestidas por camadas de fibra. Tendo-se uma superfície chanfrada ou arredondada, diminuem-se as tensões nessa região e, por conseguinte, o risco de fratura. Caso a aresta tenha um formato arredondado, o raio de curvatura depende da espessura do filme 50. Quanto mais grosso o filme, maior o raio de curvatura.

O comprimento dos chanfros ou o raio de curvatura dos arredondamentos do núcleo de viga corresponde, de preferência, a pelo menos um décimo da largura do núcleo e, mais preferencialmente, entre cerca de um décimo e a metade da largura do núcleo de viga entre as superfícies laterais deste na região do chanfro ou arredondamento. Logo, em uma concretização, o raio de curvatura corresponde à metade da largura do núcleo, isto é, a face terminal do núcleo é um meio-circulo, conforme ilustra a linha tracejada na segunda face terminal na figura 5.

A figura 6 ilustra uma parte de uma viga de reforço 15 que compreende o núcleo de viga 22. Os lados opostos do núcleo de viga 22, isto é, a primeira face lateral externa do núcleo 24a e a segunda face lateral externa do núcleo 24b, são revestidos por um filme 50, o qual é feito de uma resina reforçada com fibras. O filme 50 prossegue pela parte do flange que se conecta ao filme 54 rumo ao flange e é delimitado pela superfície externa curvada do filme 51 com um raio de curvatura em função da espessura do filme 50.

Em cada uma das áreas de transição internas 40, o núcleo de viga 22 é munido de um chanfro ou arredondamento 49 que forma a primeira superfície 42. Os chanfros ou arredondamentos convergem rumo uns aos outros, conforme ilustra a figura 6. Conforme mencionado acima, deve-se ter em mente que toda a superfície externa do núcleo de viga, incluindo as arestas chanfradas ou arredondadas, pode ser revestida por camadas de fibra. Dessa forma, as camadas de fibra que revestem as arestas chanfradas ou arredondadas definem a superfície externa 49. Demonstrou-se que um efeito de redução de entalhes é obtido quando o núcleo é chanfrado ou arredondado nas áreas supramencionadas.

Em oposição à primeira superfície 42, há uma segunda superfície 43 definida pelas camadas de fibra da parte do flange que se conecta ao filme 54. As superfícies primeira 42 e segunda 43 conectam-se uma à outra por meio de uma terceira superfície 44 definida pelas camadas de fibra do flange 36. Por fim, em oposição à terceira superfície 44, as superfícies primeira 42 e segunda 43 se encontram em uma borda 45. Dessa forma, as três superfícies definem uma câmara 46. Essa câmara também exerce influência sobre o efeito de redução de entalhes na área de transição e aumenta a resistência contra fraturas e avarias.

A câmara 46 acomoda a resina 47 e, para maior vantagem, também acomoda um reforço 48. O reforço 48 pode incluir pequenas partículas de vidro ou um cabo de fibras de vidro, de preferência, um cabo unidirecional ou um cabo de fibras de vidro não-tecido totalmente impregnado, isto é, umedecido, com resina a fim de evitar pontos secos. Normalmente, o diâmetro do cabo de fibras de vidro é entre 6 e 15 mm, de preferência, entre 9 e 12 mm, mas depende da geometria e do tamanho do chanfro 49.

Para maior vantagem, o reforço 48 é disposto próximo á primeira superfície 42 e estende-se por todo o comprimento da viga.

Para maior vantagem, é possível fabricar a viga 15 por VARTM (transferência de resina assistida por vácuo). LISTA DE NÚMEROS DE REFERÊNCIA 1) Pá 2) Água 3) Turbina eólica 4) Eixo de rotor 5) Cubo 6) Lado de pressão 7) Lado de sucção 8) Contorno perfilado 9) Bordo de ataque 10) Bordo de fuga 11) Corda 12) Reforço dos invólucros 13) Primeira parte do corpo de invólucro 14) Segunda parte do corpo de invólucro 15) Viga de reforço 16) Flange da viga 16a) Primeiro flange da viga 16b) Segundo flange da viga 17) Corpo da viga 18) Superfície interna da primeira parte do corpo de invólucro 19) Superfície externa da primeira parte do corpo de invólucro 20) Superfície interna da segunda parte do corpo de invólucro 21) Superfície externa da segunda parte do corpo de invólucro 22) Núcleo da viga 24a) Primeira face lateral externa do núcleo 24b) Segunda face lateral externa do núcleo 25) Superfície externa da camada de viga 26) Cola adesiva 27) Torre 28) Nacela 29) Ponta da pá 30) Raiz da pá 31) Área da raiz 32) Áreas de transição 32a) Primeiras áreas de transição 32b) Segundas áreas de transição 33) Área de aerofólio 34) Comprimento da corda 35) Espessura do aerofólio 36a) Superfície interna do flange 16a 36b) Superfície intema do flange 16b 37a) Superfície externa do flange 16a 37b) Superfície externa do flange 16b 38) Perfil do aerofólio 39) Área de transição externa 40) Área de transição interna 41) Reforço 42) Primeira superfície 43) Segunda superfície 44) Terceira superfície 45) Borda 46) Câmara 47) Resina 48) Reforço 49) Chanfro ou arredondamento 50) Filme 51) Superfície externa de 54 52) Primeira face terminal externa do núcleo 53) Segunda face terminal externa do núcleo 54) Parte do flange que se conecta ao filme

Claims

1. Pá de turbina eólica para um rotor de turbina eólica (3), pá essa que compreende um contorno perfilado (8) formado por um corpo de invólucro oco feito de resina reforçada com fibras, em que o corpo de invólucro oco compreende: - uma primeira parte do corpo de invólucro (13) e uma segunda parte do corpo de invólucro (14) interconectadas e pelo menos uma viga pré-fabricada que se estende na longitudinal (15), com uma seção transversal em I e feita de resina reforçada com fibras compreendendo várias camadas de fibra, a referida viga (15) compreendendo um primeiro flange de viga (16a), um segundo flange de viga (16b) e um corpo de viga (17) que se estende entre os flanges, o referido corpo de viga (17) compreendendo um núcleo de viga (22) com faces laterais externas primeira (24a) e segunda (24b) mutuamente espaçadas e faces terminais primeira (52) e segunda (53) mutuamente espaçadas, cada uma das faces laterais sendo revestida por um filme (50) de polímero reforçado com fibras, a primeira face terminal sendo revestida pelo polímero reforçado com fibras do primeiro flange (16a) e a segunda face terminal sendo revestida pelo polímero reforçado com fibras do segundo flange (16b), o corpo de viga (17) sendo formado integralmente ao primeiro flange de viga (16a) e conectado a este por duas primeiras áreas de transição opostas (32a) que compreendem resina reforçada com fibras e formado integralmente ao segundo flange (16b) e conectado a este por duas segundas áreas de transição opostas (32b) que compreendem resina reforçada com fibras, o primeiro flange de viga (16a) conectando-se a uma superfície interna (18) da primeira parte do invólucro (13) e o segundo flange de viga (16b) conectando-se a uma superfície interna (19) da segunda parte do invólucro (14), a pá sendo caracterizada pelo fato de que as áreas de transição (32a, 32b) compreendem meios para a redução de entalhes que compreendem uma conexão arredondada ou chanfrada entre cada uma das faces laterais (24a, 24b) e cada uma das faces terminais adjacentes (52, 53) do núcleo da viga (22).

2. Pá, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que, nas áreas de transição (32a, 32b), as camadas de fibra de cada filme (50) prosseguem rumo ao flange adjacente seguindo um trajeto côncavo em uma parte do flange que se conecta ao filme (54), a qual possui uma superfície externa concavamente curvada (51).

3. Pá, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que, nas áreas de transição (32a, 32b), forma-se uma câmara interna (46) que acomoda resina entre uma primeira superfície interna (42), a qual é definida por uma conexão arredondada ou chanfrada entre uma face lateral e uma face terminal do núcleo de viga (22) definido por camadas de fibra que revestem a referida conexão, uma segunda superfície interna (43), a qual é definida pelas camadas de fibra da parte de flange que se conecta ao filme (54), e uma terceira superfície interna (44), a qual é definida pelas camadas de fibra do flange adjacente (16a).

4. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que toda a superfície do núcleo de viga (22), incluindo as faces laterais (24a, 24b), as faces terminais (52, 53) e a conexão arredondada ou chanfrada entre cada face terminal e cada face lateral, é revestida por camadas de fibra,

5. Pá, de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que a câmara (46) compreende um reforço (48) embutido na resina,

6. Pá, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o reforço (48) compreende um cabo que se estende na longitudinal, o qual, por exemplo, compreende fibras de vidro e, de preferência, é disposto na primeira superfície interna.

7. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que o núcleo de viga (22) é feito de um material com menor densidade do que o polímero reforçado com fibras, de preferência, com uma densidade menor do que a do polímero.

8. Pá, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o núcleo de viga (22) é feito de um material espumado, tal como um polímero espumado, ou de pau-de-balsa.

9. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a viga (15) é substancialmente simétrica em torno de um plano central longitudinal.

10. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a viga (15) é fabricada por transferência de resina assistida por vácuo.

11. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a viga (15) é fabricada usando-se materiais de fibra pré-impregnados com resina (prepreg).

12. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as conexões entre pelo menos uma das faces terminais (52, 53) e as faces laterais adjacentes (24a, 24b) do núcleo de viga (22) são formadas por uma seção de círculo que se estende entre as faces laterais, 5 em especial um meio-círculo, conforme visto em seção transversal.

13. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que as faces laterais (24a, 24b) do núcleo de viga são essencialmente paralelas.

14. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 anteriores de 1 a 12, caracterizada pelo fato de que as faces laterais (24a, 24b) do núcleo de viga se convergem rumo uma à outra da primeira face terminal à segunda.

15. Pá, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por ter um comprimento de ao menos 35, 40, 45, 50, 55 ou 60 metros.