ES2255436A1 - Sistema pararrayos para pala de aerogenerador con laminados de fibra de carbono. - Google Patents
Sistema pararrayos para pala de aerogenerador con laminados de fibra de carbono.Info
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Abstract
Sistema pararrayos para pala de aerogenerador con
laminados de fibra de carbono.
Sistema pararrayos para pala de aerogenerador
formado por varias conexiones dispuestas sobre los laminados de
fibra de carbono (2) de la pala (1), equipotenciando la superficie
de las alas (4) de la viga (10) a través de las derivaciones de un
cable principal (6) mediante los respectivos cables auxiliares (5).
Los cables auxiliares se conectan a pletinas metálicas (3) que
realizan la conexión directa con los laminados de fibra de carbono
(2) y se colocan durante el proceso de laminación y curado de la
pala (1), o bien se conectan a pines metálicos de forma
preferentemente cónica que atraviesan el laminado híbrido. Para el
caso en que se trate de un laminado híbrido con capas de fibra de
carbono y capas de fibra de vidrio, la equipotencialización de las
distintas capas se obtiene por medio de ventanas, discontinuidades
o huecos abiertos en las capas de fibra de vidrio.
Description
Sistema pararrayos para pala de aerogenerador con
laminados de fibra de carbono.
El objeto de la patente es un sistema de
pararrayos para transmisión y recepción de rayos en palas de
aerogeneradores. Se da la característica importante de que parte de
la pala es un laminado de fibra de carbono.
La inclusión de fibra de carbono en la
fabricación de palas de aerogenerador es bastante reciente y aunque
ya está bastante extendida entre las empresas más importantes del
sector, la experiencia en cuanto a la forma de protección contra
rayo es aún muy limitada y no existe conocimiento generalizado de
ninguna técnica cuya eficacia esté probada.
Tanto en la normativa aplicable a aerogeneradores
como en la bibliografía existente, se recoge que una forma eficaz
de proteger las palas de fibra de vidrio contra los rayos consiste
en un sistema pararrayos basado en receptores puntuales situados a
lo largo de la pala y un cable que conecta dichos receptores con la
raíz de la pala y que discurre por el interior de la misma.
En ese sentido puede citarse la patente WO
96/
07825 donde se presenta un "Pararrayos para palas de aerogenerador" constituido por un conductor eléctrico que se extiende desde la punta de la pala transcurriendo por el interior de la misma y finalizando en la raíz de la pala en un eje de espiga que permite el giro de la pala. El conductor estará con o sin revestimiento aislante y contribuye a la propia sujeción de la pala.
07825 donde se presenta un "Pararrayos para palas de aerogenerador" constituido por un conductor eléctrico que se extiende desde la punta de la pala transcurriendo por el interior de la misma y finalizando en la raíz de la pala en un eje de espiga que permite el giro de la pala. El conductor estará con o sin revestimiento aislante y contribuye a la propia sujeción de la pala.
Por la WO 0177527 se conoce una pala que
presentan una protección contra rayo con conductores internos y
externos, conectados entre sí y distribuidos por toda la pala.
También presenta una serie de puntos de penetración y un par de
configuraciones para punta y resto de la pala.
La US 6.612.810 presenta una protección donde la
pala comprende un par de conductores extendidos longitudinalmente
por la superficie de la pala (también incorpora elementos
calentadores anti-hielo). La punta de la pala tiene
un receptor de impacto conectado a un tercer conductor que discurre
por el interior de la pala. Todos los conductores y calentadores
están conectados entre sí.
En la bibliografía existente sobre impactos de
rayos se recoge también la necesidad de equipotencializar el objeto
que va a recibir el impacto con el sistema pararrayos. Es decir,
para que todos los elementos estén al mismo potencial deberán ser
conectados eléctricamente mediante conductores situados en la zona
a proteger.
La fibra de carbono, como material conductor,
deberá ser equipotencializada con el sistema pararrayos. El
problema de dejar elementos conductores aislados es la diferencia
de potencial tan elevada que se crea entre los mismos debido a los
fenómenos de inducción originados por el rayo a su paso por el
sistema pararrayos. Esta diferencia de potencial puede dar lugar a
un salto del arco, lo que en el caso concreto que nos ocupa en el
que el laminado de fibra de carbono constituye la parte resistente
principal de la pala, un fallo de este tipo sería fatal.
Existen diversas formas basadas en mallas
metálicas que tratan de evitar la intervención del compuesto de
fibra de carbono en el problema de la aparición de la diferencia de
potencial pero ninguna de ellas ha demostrado eficacia en la
resolución del problema.
El sistema pararrayos en pala con laminados de
fibra de carbono objeto de la invención emplea el sistema
pararrayos basado en un cable principal al que adicionalmente se
dota de unas derivaciones para conectarlo directamente con los
laminados de fibra de carbono, de esta forma aseguramos que ambos
sistemas se hallan al mismo potencial.
Una realización concreta puede consistir en dos
conexiones a cada uno de los dos laminados, dichos laminados se
encuentran dispuestos en las dos caras que se pegan enfrentadas a
las conchas de la pala denominadas alas. Las conexiones se realizan
una en la zona de la raíz de la viga y la otra en la zona de punta,
de tal forma que las alas de la viga pasan a ser caminos
alternativos del rayo.
El sistema empleado tiene como característica
diferenciadora la forma de realizar las conexiones entre el cable
principal y los laminados de carbono, por medio de derivaciones del
cable principal gracias a pequeños trozos de cable auxiliar
conectados mediante unión atornillada a una pletina metálica. La
pletina metálica es la encargada de realizar la conexión directa con
el carbono. Las pletinas se colocan durante el proceso de
laminación de la viga y en contacto directo con las sucesivas capas
de fibra de carbono de la misma, siendo posteriormente cubiertas
con las capas de fibra de vidrio empleadas en el laminado de las
siguientes capas de fibra de vidrio. Las pletinas se curan con el
curado normal de dicha viga consiguiendo así una unión mecánicamente
robusta con la viga y eléctricamente bien conectada con la fibra de
carbono.
Otra característica objeto de la invención es la
determinación adecuada de los radios en los que se disponen las
conexiones a la viga de la pala para facilitar una buena conexión
eléctrica y evitar cualquier salto de arco debido a fenómenos de
inducción.
La figura 1 representa la posición relativa entre
las alas de carbono y el cable que discurre a través del alma en
una sección de la pala.
La figura 2 muestra la pletina que realiza la
conexión con la fibra de carbono así como las derivaciones mediante
cables auxiliares.
La figura 3 muestra en detalle la conexión entre
la pletina y la fibra de carbono y las derivaciones de los cables
auxiliares al cable principal.
La figura 4 muestra una sección de la pala en la
que aparecen representados todos los componentes del sistema y las
conexiones entre ellos.
Tal y como muestra la figura 1, el sistema
pararrayos en pala (1) con laminados de fibra de carbono (2) objeto
de la invención emplea el sistema pararrayos basado en un cable
principal (6) al que adicionalmente se dota de unas derivaciones
para conectarlo directamente con los laminados de fibra de carbono
(2), de esta forma aseguramos que ambos sistemas se hallan al mismo
potencial.
Tal y como muestran las figuras 2 y 3, las
derivaciones se realizan mediante dos conexiones a cada uno de los
dos laminados de fibra de carbono (2), el correspondiente a la
parte superior de la viga (10) y el correspondiente a la parte
inferior de la misma, representados en la figura anterior. Dichos
laminados se encuentran dispuestos en las dos caras que se pegan
enfrentadas a las conchas de la pala denominadas alas (4). Las
conexiones se realizan una en la zona de la raíz de la viga y otra
en la zona de la punta, de tal forma que las alas (4) de la viga
pasan a ser caminos alternativos del rayo. La característica
diferenciadora del sistema empleado radica en la forma de realizar
las conexiones entre el cable principal (6) y los laminados de
carbono (2), esto se consigue por medio de derivaciones del cable
principal (6) gracias a pequeños trozos de cable auxiliar (5) que
son conectados mediante unión atornillada a una pletina (3)
metálica. La pletina (3) metálica es la responsable de realizar la
conexión directa con el carbono (2). Las pletinas (3) son colocadas
durante el proceso de laminación de la viga sobre las capas de fibra
de carbono de la viga y posteriormente son cubiertas con las capas
de fibra de vidrio empleadas en el laminado posterior de la viga.
Las pletinas (3) se curan con el curado normal de dicha viga
consiguiendo así una unión mecánicamente robusta con la viga y
eléctricamente bien conectada con la fibra de carbono (2).
Tal y como se muestra en la figura 4, la punta de
la pala (11) incorpora un receptor metálico (7) que se extiende a
través del cable principal (6) por toda la longitud del alma (8) de
la viga (10). Tal y como se ha mencionado con anterioridad las
conexiones se realizan una en la raíz de la viga y otra en la zona
de punta.
Para el caso en que se trate de un laminado
híbrido alternando capas de fibra de carbono y capas de fibra de
vidrio, la equipotencialización entre las distintas capas de fibra
de carbono se consiguen gracias a ventanas, discontinuidades o
huecos abiertos en las capas de fibra de vidrio del laminado
híbrido.
En una segunda realización práctica de la
invención la equipotenciación del sistema pararrayos se lleva a
cabo mediante derivaciones del cable principal (6) y gracias a
cables auxiliares (5) conectados a pines metálicos de forma
preferentemente cónica, que atraviesan el laminado híbrido con telas
de fibra de vidrio y fibra de carbono, de tal forma que dichos
pines establecen la conexión entre todas las capas de fibra de
carbono. Esta segunda realización tiene además la ventaja de que en
caso de tener un laminado híbrido que alterne capas de fibra de
vidrio y capas de fibra de carbono, la equipotencialización entre
las distintas capas de fibra de carbono se consigue gracias a los
pines cónicos y no es necesario proveer ventanas, discontinuidades
o huecos en las capas de fibra de vidrio.
Claims (7)
1. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono de los que incorporan un cable
principal (6) de bajada caracterizado porque el mencionado
cable principal (6) está equipotencializado con los laminados (2)
de fibra de carbono en diferentes localizaciones de la pala (1),
siendo estas localizaciones preferentemente en punta (11) y raíz de
la pala.
2. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según la reivindicación primera,
caracterizado porque la equipotencialización se consigue por
medio de derivaciones del cable principal (6) gracias a cables
auxiliares (5) conectados mediante unión atornillada a una pletina
(3) metálica conectada a su vez al laminado de fibra de carbono
(2).
3. Sistema pararrayos para pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque las pletinas (3) son las
responsables de la conexión directa con los laminados de fibra de
carbono (2) y se colocan durante el proceso de laminación de la pala
o de parte de la pala, como por ejemplo la viga (10), en contacto
con capas de fibra de carbono (2) de dicha pala o viga (10) y
siendo cubiertas posteriormente con las siguientes capas de fibra
de vidrio y curadas al mismo tiempo que los propios laminados.
4. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado porque los laminados de fibra de
carbono (2) están integrados en un laminado híbrido con telas de
fibra de vidrio y fibra de carbono, y en el que la
equipotencialización entre las distintas capas de fibra de carbono
se consigue mediante ventanas, discontinuidades o huecos abiertos
en las capas de fibra de vidrio.
5. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según reivindicación primera,
caracterizado porque la equipotencilización se realiza por
medio de derivaciones del cable principal (6) y gracias a cables
auxiliares (5) conectados de manera posterior a un pin que
atraviesa el laminado de carbono, estableciendo la conexión
eléctrica con el mismo, siendo un pin metálico y de forma
preferentemente cónica.
6. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según reivindicaciones primera y
quinta, caracterizado porque los laminados de fibra de
carbono (2) están integrados en un laminado híbrido con telas de
fibra de carbono y fibra de vidrio y en el que la
equipotencialización entre capas de fibra de carbono se consigue
gracias a los pines que atraviesan el laminado híbrido y establecen
la conexión entre todas las capas de fibra de carbono.
7. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según reivindicación primera,
caracterizado porque la punta de la pala (11) dispone de un
receptor metálico (7) desde donde se inicia el cable principal (6)
que se extiende a través del lateral de la viga (10) hasta la raíz
de la pala (1).
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