ES2339882T5 - Procedimiento de manejo de palas de turbina eólica y dispositivo para el montaje de palas de turbina eólica, en particular el montaje de palas en una turbina eólica - Google Patents

Procedimiento de manejo de palas de turbina eólica y dispositivo para el montaje de palas de turbina eólica, en particular el montaje de palas en una turbina eólica Download PDF

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Abstract

Procedimiento de manipulación de una pala (23) de turbina eólica y montaje de dicha pala (23) en un buje (29) de turbina eólica ubicado en una góndola en la parte superior de una torre de turbina eólica, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:<br /><br /> a) elevar la pala (23) de turbina eólica con un sistema de elevación para la manipulación de palas (23) de turbina eólica,<br /><br /> b) fijar la pala (23) de turbina eólica al buje (29) de turbina eólica;<br /><br /> c) liberar el dispositivo de elevación de la pala (23); y<br /><br /> d) retirar el dispositivo de elevación de la pala (23), caracterizado porque<br /><br /> - cuando se eleva la pala (23) de turbina eólica dicha pala (23) de turbina eólica está orientada en una posición sustancialmente horizontal;<br /><br /> - la pala (23) de turbina eólica se fija en la posición sustancialmente horizontal con respecto al buje (29) de turbina eólica; y<br /><br /> - la liberación del dispositivo de elevación de la pala (23) se realiza usando una unidad de control remoto.

Description

Procedimiento de manejo de palas de turbina eólica y dispositivo para el montaje de palas de turbina eólica, en particular el montaje de palas en una turbina eólica
Dispositivo para montar palas de turbina eólica, en particular para montar palas en una turbina eólica.
La invención se refiere a un dispositivo de elevación de palas de turbina eólica, así como a un sistema de elevación de palas de turbina eólica.
Las turbinas eólicas modernas incluyen usualmente un rotor con un diámetro y una anchura considerables. El montaje de una turbina eólica podría incluir las etapas de transportar los diferentes elementos hasta el emplazamiento de la turbina eólica, ensamblar las secciones de torre y la torre, elevar la góndola de la turbina eólica con una grúa y montar la góndola encima de la torre, ensamblar el rotor de la turbina eólica en el suelo, elevar el rotor de la turbina eólica con una grúa y montar el rotor en un árbol de baja velocidad que se extiende desde la góndola.
La manera habitual incluye varias dificultades, que se han vuelto cada vez más graves con el tamaño y la anchura crecientes del rotor de la turbina eólica. En particular, el ensamblaje del rotor de la turbina eólica en el suelo es difícil, ya que requiere liberar de obstáculos una gran zona que sea sustancialmente horizontal y estable con el fin de que sea accesible para los trabajadores que participan en el ensamblaje y la grúa. Además, la elevación del rotor hasta la góndola es bastante complicada, ya que el rotor debe girarse 90º en el aire. En otros sistemas de elevación se conoce cómo montar previamente el buje de turbina eólica en la góndola y luego elevar cada pala de turbina eólica sucesivamente para colocarlas próximas al buje y realizar el montaje de las palas. Un sistema de este tipo se describe por ejemplo en el documento US 2006/0120809 A1, en el que se montan las palas en orientación vertical y en el documento US 2006/0147308 A1, en el que se montan las palas en orientación horizontal. En el documento US 2005/0019166 A1 se da a conocer un dispositivo de agarre para elevar palas de turbina eólica en una orientación vertical que comprende dos mordazas de sujeción. En el documento US 2005/0019166 A1 se da a conocer un dispositivo bloqueable para elevar palas de turbina eólica en una orientación vertical. Un dispositivo bloqueable para llevar palas de turbina eólica en una orientación vertical se expone en el documento WO 2004/022970 A1. El bloqueo del dispositivo puede liberarse mediante control remoto.
En sistemas de este tipo a menudo es difícil liberar un dispositivo de elevación de la pala una vez que se haya montado la pala en el buje de rotor. Algunos sistemas requieren que el personal suba al dispositivo de elevación y desenganche manualmente el dispositivo de la pala. Otros sistemas se basan en que se mantiene la pala en su sitio levantando el dispositivo de elevación simplemente por gravedad. Tras montar la pala en el buje de rotor, el dispositivo se hace descender de modo que puede liberarse de la anchura de la pala y entonces se mueve horizontalmente hacia la punta de la pala hasta que se libera de la pala. Sin embargo, esto requiere un manejo muy experto de la grúa y cuando se lleva a cabo la instalación con mucho viento, puede dañarse la pala.
Considerando esta técnica anterior, un objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo de elevación de palas de turbina eólica ventajoso y un sistema de elevación de palas de turbina eólica ventajoso.
Este objetivo se resuelve mediante un dispositivo de elevación de palas de turbina eólica según la reivindicación 1 y mediante un sistema de elevación de palas de turbina eólica según la reivindicación 10. Las reivindicaciones dependientes contienen desarrollos adicionales de la invención.
Un dispositivo de elevación de palas de turbina eólica de la invención comprende un bastidor de elevación para alojar una pala de turbina eólica y un dispositivo de sujeción con un mecanismo de liberación que puede controlarse a distancia. El mecanismo de liberación que puede controlarse a distancia puede usarse, en particular, para liberar una pala de turbina eólica del bastidor de elevación una vez que se ha instalado en un buje de turbina eólica. El mecanismo de liberación que puede controlarse a distancia facilita el desmontaje del dispositivo de elevación de una pala de turbina eólica una vez que se ha fijado al buje, no siendo necesario que suba personal al dispositivo de elevación.
En el dispositivo de elevación de la invención, el dispositivo de sujeción incluye además un asiento dispuesto en el bastidor que está diseñado tal que una pala de turbina eólica puede presionarse hacia el mismo con su borde posterior, su borde delantero, su lado de presión o su lado de succión. Entonces comprende además al menos una correa o cinta que está diseñada de tal manera que pueda enrollarse alrededor de la pala y fijarse al bastidor. El dispositivo de sujeción incluye una configuración de apriete, que está dispuesta y diseñada para apretar la correa, de las que al menos hay una, presionando la pala hacia el asiento. La flexibilidad de una correa o cinta ofrece la posibilidad de usar el mismo dispositivo de elevación para diversas clases de palas de turbina que pueden variar, por ejemplo, en espesor y/o longitud de la cuerda.
El dispositivo de sujeción puede incluir además una configuración de agarre que está dispuesta y diseñada para agarrar al menos un extremo de la correa, de las que al menos hay una, de modo que se fije el extremo al bastidor. En particular, un extremo de la correa, de las que al menos hay una, puede fijarse de manera permanente al bastidor en un lado del asiento y la configuración de apriete de la correa puede estar ubicada en el otro lado del asiento. La configuración de agarre puede ser parte, en particular, de la configuración de apriete de la correa. Además, la configuración de apriete de la correa puede ser parte del mecanismo de liberación. El mecanismo de liberación puede comprender un mecanismo para liberar la acción de apriete de la configuración de apriete de la correa. En este caso, el dispositivo de elevación de la pala puede desmontarse simplemente dejando que la banda o cinta, de las que al menos hay una, se suelte de la configuración de agarre. No son necesarias estructuras complicadas en los mecanismos de liberación.
El dispositivo de elevación puede hacerse descender sobre la pala mientras la pala está descansando sobre el suelo. Entonces, se une el bastidor a la pala usando la correa o correas que están unidas, por ejemplo, de manera permanente al bastidor en un lado.
Desde el lado de la pala en el que se une la correa al bastidor, puede discurrir la correa por debajo de la parte inferior de la pala y entonces sujetarse en el mecanismo de liberación en el lado del bastidor que está ubicado en el otro lado de la pala. Tras apretar la correa o correas (en el caso de que se usen dos o más correas) se fija de manera segura la pala al dispositivo de elevación y puede elevarse utilizando una grúa.
Cuando el mecanismo de liberación incluye una unidad de control remoto para controlar a distancia la liberación de la acción de apriete, la correa o correas pueden aflojarse mediante el control remoto de modo que el lado de la correa agarrado mediante la configuración de agarre pueda soltarse. En consecuencia, el dispositivo de elevación puede elevarse y separarse fácilmente de la pala cuando la pala está en una posición horizontal. El mecanismo de liberación puede controlarlo a distancia el operario de la grúa mediante medios adecuados, por ejemplo, hidráulicamente, eléctricamente, mediante tracción con cables, etc. La capacidad para liberar a distancia el dispositivo de elevación una vez que se fija la pala al buje de rotor es ventajosa ya que elimina cualquier necesidad de que suba personal al dispositivo de elevación a gran altura. En comparación con los sistemas en los que la pala está descansando en el dispositivo de elevación meramente por gravedad, se elimina el movimiento horizontal y de descenso que exige mucha atención del dispositivo de elevación.
La configuración de apriete de la correa puede ser un dispositivo independiente o puede ser parte del mecanismo de liberación.
Es particularmente ventajoso que el dispositivo de sujeción comprenda al menos dos correas o cintas que están diseñadas de tal manera que pueden enrollarse alrededor de la pala y fijarse al bastidor. Presionando la pala contra el asiento en dos lugares diferentes, se tiene la oportunidad de usar bandas o cintas que pueden tener una anchura considerablemente menor que cuando se usa una sola banda o cinta. Es necesario que una banda o cinta sea lo suficientemente ancha con el fin de garantizar que la pala no se ladea hacia una orientación vertical durante el proceso de elevación.
El dispositivo de la invención para elevar la pala de turbina eólica se usa en un procedimiento para manejar una pala de turbina eólica y montar dicha pala en un buje de turbina eólica situado en la góndola encima de una torre de turbina eólica. Este procedimiento incluye las etapas de a) elevar la pala de turbina eólica con un sistema de elevación para manejar palas de turbina eólica, orientando dicha pala de turbina eólica en una posición sustancialmente horizontal; b) fijar la pala de turbina eólica en la posición sustancialmente horizontal al buje de turbina eólica; c) liberar el dispositivo de elevación de la pala utilizando una unidad de control remoto; y d) retirar el dispositivo de elevación de las palas. En particular la orientación de la pala puede mantenerse en una dirección sustancialmente horizontal una vez que la pala ha sido levantada alejándose del suelo. El mantenimiento de la pala en una dirección sustancialmente horizontal mientras se instala, puede realizarse mediante cables de control que pueden influir sobre la orientación de la pala. Además el procedimiento puede incluir, como etapa previa, la etapa de levantar un buje de turbina eólica hasta una góndola de turbina eólica con un sistema de elevación y montar el buje en la góndola o levantar el buje de turbina eólica y la góndola juntos con un sistema de elevación y montar la góndola, incluyendo el buje, en una torre de turbina eólica.
Mediante este procedimiento resulta posible manejar y montar una pala de turbina eólica de una manera ventajosa. Puesto que durante el levantamiento de la pala desde el suelo y el montaje de la pala en el buje se encuentra la pala en una posición sustancialmente horizontal, no es necesario girar la pala durante el proceso de levantamiento. Además, puesto que la operación de soltar el dispositivo de elevación de la pala se hace utilizando una unidad de control remoto, no es necesario que suba personal al dispositivo de elevación para desenganchar manualmente el dispositivo de la pala.
Un sistema de elevación de palas de turbina eólica de la invención incluye un dispositivo de elevación de palas de turbina eólica de la invención y un brazo de grúa. El dispositivo de elevación está conectado al brazo de grúa mediante cables de control para controlar la orientación de la pala en una posición sustancialmente horizontal, cuando se ha elevado y separado del suelo. En particular, puede incluir además un cable de sustentación para soportar la parte principal del peso de la pala cuando se eleva y se separa del suelo.
Otras características, propiedades y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización de la invención, junto con los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra una realización del dispositivo de elevación de palas de turbina eólica de la invención.
La figura 2 muestra la unión de una pala de turbina eólica al dispositivo de elevación.
La figura 3 muestra una pala de turbina eólica unida al dispositivo de elevación.
La figura 4 muestra el montaje de una pala de turbina eólica en un buje de rotor de una turbina eólica.
A continuación se describirá un dispositivo de elevación de palas de turbina eólica de la invención en relación con la figura 1. El dispositivo de elevación incluye un bastidor 1 de elevación con un dispositivo de sujeción y un mecanismo de liberación que puede controlarse a distancia. El dispositivo de sujeción incluye dos asientos 3, que están diseñados de tal manera que puede presionarse una pala 23 de turbina hacia los mismos con su borde 25 posterior (figura 2). Comprende además dos correas 5 que están ubicadas en el bastidor 1 próximas a los asientos 3 y que pueden enrollarse alrededor de la pala 23 de turbina eólica tras hacerse descender el bastidor hasta la pala 23 con los asientos 3 sobre el borde 25 posterior de la pala. Un extremo de cada correa 5 está fijado de manera permanente al bastidor 1, mientras que el otro extremo puede fijarse a una configuración 7 de agarre y apriete combinada que se fija al bastidor 1 en el lado del bastidor 1 opuesto al lado al que están fijadas de manera permanente las correas. Para sujetar la pala 23 al bastidor 1, los extremos 9 sueltos de las correas 5 se insertan en la configuración 7 de agarre y apriete en la que entonces se aprietan y se sujetan para no soltarse. En la presente realización, la configuración 7 de agarre y apriete se realiza como un dispositivo de trinquete que puede controlarse a distancia y que puede, en particular, desbloquearse a distancia de modo que los extremos 9 de las correas 5 pueden soltarse fácilmente del mecanismo de trinquete, es decir, separarse de la configuración 7 de agarre y apriete. La unidad de control remoto para el desbloqueo a distancia del mecanismo 7 de trinquete se indica mediante el bloque 8 en las figuras 1 y 2.
Los asientos 3 están realizados mediante un elemento 11 flexible, por ejemplo elementos de caucho, ubicados entre las patas 10 del bastidor 1. Tienen aberturas 13 que están adaptadas a la forma del borde 25 posterior de la pala 23 de turbina eólica que ha de elevarse. Sin embargo, los asientos podrían tener en lugar de ello, en principio, aberturas que están adaptadas a la forma del borde delantero de la pala, su lado de presión o su lado de succión.
En un travesaño central 15 del bastidor 1, está montado un anillo 17, al que puede fijarse un cable 33 (figura 4) para soportar el peso y el dispositivo de elevación y la pala unida al mismo. Existen segundos anillos 19 en travesaños 21 exteriores del bastidor 1, a los que pueden fijarse cables (31) de control para controlar la orientación de una pala unida al dispositivo de elevación.
El dispositivo de elevación está unido a una pala 23 de rotor de turbina eólica cuando la pala 23 descansa sobre el suelo. La pala 23 descansa de tal manera que su borde 25 posterior está orientado hacia arriba. Tras hacer descender el bastidor de tal manera que los elementos 11 flexibles llegan a apoyarse en el lado 25 posterior de la pala y las correas 5 están enrolladas alrededor del borde 27 delantero de la pala, se introducen los extremos 9 sueltos de las correas 5 en el mecanismo 7 de trinquete y a continuación se aprietan las correas 5. Al mismo tiempo, bloquea el mecanismo de trinquete de modo que impide que se suelten las correas 5 del mecanismo de trinquete si no se realiza una operación explícita de liberación o desbloqueo mediante control remoto. Por tanto, la pala 23 está fijada firmemente al bastidor 1 del dispositivo de elevación apretando las correas o cintas. La configuración de apriete de la correa puede ser independiente, o puede ser parte del mecanismo de liberación, como lo es en la presente realización. La figura 3 muestra una sección a través de la pala 23 de turbina eólica después de unirse al dispositivo de elevación.
La figura 4 muestra una pala 23 de turbina eólica cuando está montándose en un buje 9 de rotor de una turbina eólica. La pala 23 que se muestra para montarla en el buje 29 en la figura 4 es la última pala del rotor que ha de montarse. Cuando se monta la pala, el buje de rotor se hace girar de tal manera que la pala 23 puede montarse en una posición horizontal. Al montar la pala en una posición horizontal, no es necesario hacer girar la pala durante la elevación de la misma hasta el buje 29. Durante el proceso de elevación puede controlarse la orientación horizontal de la pala mediante cables 31 de control, que están fijados a los anillos 19 en los travesaños 21 exteriores del bastidor 1. El peso de la pala 23 y del dispositivo de elevación, se soportan mediante un cable 33 de sustentación central que se fija al anillo 17 en el travesaño 15 central del bastidor 1. Los tres cables están soportados por un brazo 35 de grúa que se usa para elevar la pala y separarla del suelo y llevarla a una posición que es adecuada para montarla en el buje 29 de rotor.
Tras fijarse la pala 23 de rotor al buje 29 de rotor, se envía una señal por control remoto al mecanismo 7 de trinquete, que puede controlarse a distancia para desbloquearlo de modo que libere la fuerza de agarre y apriete del mecanismo 7 de trinquete. Tras liberar estas fuerzas, las correas 5 se sueltan de los mecanismos 7 de trinquete y el bastidor 1 puede elevarse y separarse fácilmente de la pala 23. Aunque las correas 5 no se suelten por completo de los mecanismos 7 de trinquete tras haberse enviando la señal de control de desbloqueo, lo harán cuando se eleve y separe el bastidor 1 de la pala, puesto que ya no las sujetará el mecanismo 7 de trinquete. La señal de control puede enviarla el operario de la grúa, lo que tiene la ventaja de que toda la acción de desmontaje la controla una única persona, de modo que no es necesaria una coordinación entre diferentes personas. Sin embargo, también sería posible que la señal de control de liberación la envíe otra persona, por ejemplo la persona que es responsable de fijar la pala al buje 29.
Aunque se ha descrito una realización especial con referencia a las figuras, es posible desviarse de esta realización. Por ejemplo, el número de correas no está limitado a dos. También son posibles más o menos de dos correas. Sin embargo, si sólo se usa una correa, la correa debe ser bastante amplia. Por ejemplo, podría extenderse por toda la distancia entre los travesaños 21 exteriores. Si se usa más de una correa, no es necesario que la configuración 7 de agarre y apriete esté ubicada en el mismo lado del bastidor para cada correa. Además, incluso es posible tener correas que no están fijadas de manera permanente al bastidor 1. En este caso se tendría otra configuración de agarre y apriete adicional o al menos otra configuración de agarre en el bastidor 1 para cada correa
5.
La señal de control de liberación podría enviarse a las configuraciones 7 de agarre y apriete, bien de manera inalámbrica o bien mediante un cable de señales que podría extenderse desde el brazo de grúa hasta el bastidor 1. Además de la acción de liberación, también podría activarse la acción de apriete mediante una señal remota.
Aunque sólo existen asientos en los travesaños exteriores en la presente realización, también podrían existir asientos adicionales. Por ejemplo, podría existir un tercer asiento en el travesaño 15 central.
En cualquier caso, el buje 29 de rotor se monta en la góndola de una turbina eólica antes de que se monten las palas 23 de turbina eólica en el buje de rotor. El montaje del buje 29 de rotor en la góndola puede realizarse bien antes o bien después de montar la góndola encima de la torre de la turbina eólica. Cuando se monta el buje 29 de rotor en la góndola tras montar la góndola encima de la torre, se usa una grúa para elevar el buje de rotor hasta la góndola. Esta grúa puede ser la misma grúa que se usará después para montar las palas 23 de turbina eólica en el buje 29 de rotor. En el caso de que se monte el buje de rotor en la góndola antes de que se monte la góndola encima de la torre, se eleva la góndola hasta la parte superior de la torre mediante la grúa junto con el buje ya montado mediante el uso de una grúa, que puede usarse después para montar la pala 23 en el buje 29 de rotor.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica, que comprende un bastidor (1) de elevación para alojar una pala (23) de turbina eólica y un dispositivo (3, 5) de sujeción con un mecanismo de liberación,
    caracterizado porque
    -
    el mecanismo de liberación puede controlarse a distancia y el dispositivo de sujeción incluye lo siguiente:
    -
    un asiento (3) dispuesto en el bastidor (1) de elevación y que está diseñado de tal manera que una pala (23) de turbina eólica puede presionarse hacia el mismo con su borde (25) posterior, su borde (27) delantero, su lado de presión o su lado de succión; y
    -
    al menos una correa (5), que está diseñada de tal manera que puede enrollarse alrededor de la pala (23) de turbina eólica y fijarse al bastidor (1) de elevación; y
    -
    una configuración de apriete de la correa, dispuesta y diseñada tal que la misma puede apretar al menos una correa (5) de manera que la pala de la turbina eólica (23) se oprime contra el asiento (3).
  2. 2.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de sujeción comprende además una configuración (7) de agarre, que está dispuesta y diseñada para alojar al menos un extremo (9) de la correa (5), de las que al menos hay una, de modo que se fije el extremo al bastidor (1) de elevación.
  3. 3.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según la reivindicación 2, caracterizado porque un extremo de la correa (5), de las que al menos hay una, está fijado al bastidor (1) de elevación en un lado del asiento (3) y en el que la configuración (7) de agarre está ubicada en el otro lado del asiento (3).
  4. 4.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según la reivindicación 3, caracterizado porque un extremo de la correa (5), de las que al menos hay una, está fijado al bastidor (1) de elevación en un lado del asiento (3) y en el que la configuración de apriete de la correa está ubicada en el otro lado del asiento (3).
  5. 5.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según la reivindicación 4, caracterizado porque la configuración (7) de agarre es parte de la configuración de apriete de la correa.
  6. 6.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la configuración de apriete de la correa es parte del mecanismo de liberación.
  7. 7.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según la reivindicación 6, caracterizado porque el mecanismo de liberación incluye un mecanismo para liberar la acción de apriete de la configuración de apriete de la correa.
  8. 8.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según la reivindicación 7, caracterizado porque el mecanismo de liberación comprende una unidad (8) de control remoto para controlar a distancia la liberación de la acción de apriete del cinturón.
  9. 9.
    Dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el dispositivo de sujeción comprende al menos dos correas (5), diseñadas de tal manera que pueden enrollarse alrededor de la pala (23) de turbina eólica y fijarse al bastidor (1) de elevación.
  10. 10.
    Sistema de elevación para una pala de turbina eólica, que incluye un dispositivo de elevación para una pala de turbina eólica según una de las reivindicaciones 1 a 9, con un brazo (35) de grúa, en el que el dispositivo de elevación está unido con el brazo (35) de grúa mediante cables (31) de control, para asegurar la orientación de la pala de turbina eólica en una posición sustancialmente horizontal, cuando se ha elevado del suelo.
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