ES2274726B1 - Sistema pararrayos para pala de aerogenerador con resinas conductoras basadas en nanocomposites. - Google Patents
Sistema pararrayos para pala de aerogenerador con resinas conductoras basadas en nanocomposites. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema pararrayos para pala de aerogenerador formado por varias conexiones dispuestas sobre los laminados de fibra de carbono (2) de la pala (1), equipotencializando 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) y sus conexiones al laminado, y en el que las conexiones se optimizan mediante el empleo de resinas conductoras especiales (11). La resina conductora es una mezcla de resina, por ejemplo resina epoxy, inicialmente aislante, con cantidades controladas de nanofibras o nanotubos de carbono que le confieren las propiedades eléctricas adecuadas. Para conseguir una conexión eléctrica óptima con los laminados de carbono, se emplea resina conductora junto con nanocomposites en las inmediaciones de la propia conexión.
Description
Sistema pararrayos para pala de aerogenerador
con resinas conductoras basadas en nanocomposites.
El objeto de la patente es un nuevo sistema para
optimizar el comportamiento de las conexiones eléctricas existentes
en el pararrayos de una pala de aerogenerador que contiene
laminados de fibra de carbono, basado en el empleo de resinas
conductoras las cuales a su vez están basadas en el empleo de
nanocomposites.
La presente invención es una adición a la
solicitud de patente española número 200402847 del mismo
solicitante, y le resultan aplicables los mismos antecedentes
citados en ella.
El objeto de esta invención es mejorar las
características eléctricas de las conexiones existentes en el
sistema pararrayos de una pala entre el cable principal de bajada y
los laminados de fibra de carbono de la pala. Dicha mejora se logra
mediante la aplicación de resina conductora basada en
nanocomposites en las inmediaciones o proximidades de la conexión de
forma controlada. De esta forma se consiguen unas características
eléctricas en la conexión óptimas para el buen funcionamiento del
sistema de protección antirrayos de la pala.
La resina conductora empleada esta basada en la
mezcla controlada de las resinas habitualmente empleadas en la
fabricación de palas de aerogenerador con nanofibras o nanotubos de
fibra de carbono. La adición de estas nanofibras o nanotubos de
fibra de carbono confiere a la resina inicial unas propiedades
eléctricas varios órdenes de magnitud diferentes a las propiedades
iniciales.
Una realización concreta contempla la adición de
una cierta cantidad de nanofibras o nanotubos de carbono,
preferentemente en una proporción de entre un 3 y un 30%, a una
resina de tipo epoxy, comúnmente empleada en la fabricación de
palas eólicas. Posteriormente, esta resina conductora ya mezclada
es aplicada en las inmediaciones de la conexión del cable exterior
al laminado de carbono.
Una aplicación concreta puede definirse para el
caso en que la conexión al laminado de carbono se realice por medio
de pletinas o bandas metálicas cocuradas en contacto con el carbono
como la que se presenta en la patente P200402847. En este caso, la
aplicación de la resina conductora basada en nanocomposites entre
la pieza metálica y el laminado de carbono a conectar, así como en
las inmediaciones de la conexión durante la laminación de la pieza
de compuesto, mejoran considerablemente las propiedades eléctricas
de la conexión, ya que se mejora la forma en que la corriente se
transmite desde la pieza metálica a cada una de las fibras de
carbono del laminado.
Otra aplicación concreta de la invención puede
ser para conectar eléctricamente telas de fibra de carbono que se
encuentran inicialmente aisladas eléctricamente dentro de un
laminado concreto debido a la existencia de otras telas aislantes
entre medio. En este caso, la aplicación de resina conductora sobre
la tela aislante facilita la conexión eléctrica de las dos telas de
fibra de carbono inicialmente aisladas.
Otra aplicación comprende la aplicación de esta
resina conductora en aquellas zonas en las que interese disminuir
la resistencia eléctrica del laminado, como por ejemplo la
aplicación de la resina en toda la superficie exterior de la
viga.
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 zonas del laminado en
torno a la conexión en las cuales se aplica la resina
conductora.
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) que discurre por la longitud del alma (8) y al que
adicionalmente se dota de unas derivaciones (5) para conectarlo
directamente con los laminados de fibra de carbono (2), de esta
forma aseguramos que ambos sistemas se hallan al mismo potencial. La
resina conductora objeto de la invención se aplica sobre el laminado
de carbono 2, justo debajo de la conexión.
Tal y como muestran la figura 2, las
derivaciones (5) 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. Las pletinas de las
conexiones (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. La invención presentada propone la
aplicación de resina conductora (11) basada en nanofibras o
nanotubos de carbono justo en la zona de conexión, abarcando un área
similar a la mostrada en la figura. Tanto la resina conductora como
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). La
conexión resultante tiene unas propiedades eléctricas mucho mejores
que si no se emplea la resina conductora.
Para el caso en que se trate de un laminado
híbrido alternando capas de de carbono y capas de fibra de vidrio,
la equipotencialización entre las distintas capas de fibra de
carbono separadas por capas de fibra de vidrio se obtiene mediante
el empleo del mismo tipo de resina conductora a lo largo de toda la
capa de fibra de vidrio inicialmente aislante o en zonas discretas
de la misma.
Claims (3)
1. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono conforme al documento de
solicitud número 200402847 caracterizado porque las
conexiones de equipotencialización al laminado de carbono
incorporan resina conductora formada por la adición de nanofibras o
nanotubos de carbono asma resina inicialmente no conductora, como
por ejemplo la resina epoxy.
2. Sistema pararrayos para pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según reivindicación anterior
caracterizado por impregnar con resina conductora una tela
que actúa de al ante conectando eléctricamente las telas de fibra
de carbono inicialmente aisladas dentro del laminado.
3. Sistema pararrayos en pala de aerogenerador
con laminados de fibra de carbono, según las reivindicaciones
anteriores, caracterizado por impregnar con resina
conductora en la superficie exterior del
laminado.
laminado.
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