ES2342998A1 - Pala de aerogenerador. - Google Patents
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Abstract
Pala de aerogenerador, formada por unas pieles laterales externas (1), en disposición sobre unos largueros (2) a modo de tabiques longitudinales interiores, determinándose la raíz de la pala por un tramo cilíndrico (5) que se forma mediante prolongaciones (4) de las pieles laterales externas (1) y de los largueros (2) que forman el conjunto estructural del cuerpo de la pala, pudiendo determinarse dicho cuerpo de la pala mediante tramos longitudinales que se unen con vástagos de amarre a través de orificios longitudinales de las paredes de los tramos en las partes coincidentes de la unión.
Description
Pala de aerogenerador.
La presente invención está relacionada con las
palas de aerogenerador que se forman por unión de un conjunto de
piezas longitudinales fabricadas de manera independiente,
determinando unas características estructurales del montaje de
formación de la pala que proporcionan una realización ventajosa en
la parte de la raíz destinada para la sujeción de la pala sobre el
buje giratorio en el aerogenerador correspondiente; contemplando
asimismo un sistema particular de unión entre tramos longitudinales
de composición de la pala.
La demanda mundial de energías renovables, para
hacer frente al cambio climático y mantener una expectativa de
producción energética con menor dependencia de los recursos
naturales agotables, implica de una manera muy relevante a la
energía eólica, la cual mayoritariamente se desarrolla mediante
aerogeneradores que son accionados por un rotor de palas captador de
la acción del viento.
El desarrollo de los aerogeneradores y su
aplicación a la producción eléctrica, requiere sin embargo cada vez
de aerogeneradores de mayor potencia nominal, más eficientes y de
inferior costo por Kilovatio de la energía que se produce.
Para ello, en dichos aerogeneradores es
fundamental, entre otros aspectos, la superficie de barrido de las
palas del rotor que recibe la acción del viento, de manera que uno
de los factores para mantener la potencia de generación energética
es el aumento del tamaño de las palas captadores de la acción del
viento.
Superar una medida del tamaño de las palas de
los aerogeneradores entraña, sin embargo, una serie de problemas
coligados, debido a las dificultades que surgen para la construcción
y el montaje en la instalación, así como para el transporte.
En efecto, las palas de aerogenerador de gran
longitud (superior a 35 metros) resultan de un peso que dificulta
mucho la manipulación y que además condiciona a la necesidad de un
amarre muy resistente en la instalación, presentando igualmente
dificultades para el transporte, ya se precisan medios especiales
que son muy costosos.
En relación con la sujeción de instalación, se
han desarrollado diversas soluciones de amarre, así como
realizaciones estructurales para determinar en la raíz de la pala
una resistencia que permita soportar con seguridad los esfuerzos que
esa zona debe soportar en la acción funcional de la pala. Sin
embargo, las soluciones desarrolladas en este sentido, condicionan
perjudicialmente la formación constructiva y el costo de la pala,
para conseguir resultados satisfactorios de resistencia en la
instalación.
Por otro lado, para solucionar los problemas
inherentes a la dimensión longitudinal, es conocida la realización
constructiva de las palas mediante tramos longitudinales, los cuales
pueden ser transportados independientemente, para su unión en el
lugar de instalación del aerogenerador e incluso en el montaje
constructivo de éste.
Esto supone una ventaja para las palas de gran
longitud (entre 40 y 60 metros) que ya demanda el sector eólico,
pero también para las palas más tradicionales (de entre 30 y 40
metros), porque al poder hacerse las palas en tramos de entre 15 y
20 metros de longitud, se pueden transportar con medios normales,
consiguiéndose una reducción del costo de transporte que es
ventajosamente superior al costo de formar los tramos independientes
y unir éstos en el montaje constructivo de las palas.
En ese sentido se han desarrollado diversos
sistemas para unir los tramos componentes de las palas que se forman
por la unión de tramos longitudinales, como la solución de la
Patente ES 9901177, pero las soluciones conocidas en tal sentido
adolecen en general de deficiencias relativas a la dificultad de
montaje y a la eficacia del amarre en la unión de los tramos.
De acuerdo con la invención se propone una pala
de aerogenerador, con una realización estructural que determina de
manera ventajosa una raíz resistente para la sujeción de la pala en
su montaje de aplicación, y que además puede ser formada mediante
tramos longitudinales, con unas características también ventajosas
de la unión entre los tramos.
Esta pala objeto de la invención consta
esencialmente de unas pieles laterales externas laminadas por capas
de fibras sintéticas, mediante las cuales se determina el perfil
aerodinámico de la pala, en disposición sobre una estructura
resistente interior formada por unos largueros a modo de tabiques
longitudinales, pudiendo determinarse el borde de salida del perfil
aerodinámico mediante una unión entre las propias pieles externas,
mientras que el borde de ataque se forma mediante una pieza
complementaria también laminada de fibras sintéticas.
Según la invención, las pieles laterales
externas del perfil aerodinámico y los largueros de la estructura
interior, se prolongan en el extremo de la base de la pala,
determinando entre las prolongaciones de dichas piezas un tramo de
composición cilíndrica que constituye la raíz de la pala para la
sujeción en el montaje de aplicación.
De este modo, la raíz de la pala resulta formada
por el propio ensamblaje de la formación constructiva de la pala,
resultando por lo tanto una construcción sencilla, ya que no se
necesita incorporar ninguna pieza accesoria para determinar la raíz
de la pala, y además, al quedar formada la raíz por las propias
piezas estructurales de la composición constructiva del cuerpo de la
pala, sin piezas accesorias, se evitan uniones que puedan causar
debilitamientos de la resistencia estructural de la pala.
Por otro lado, la pala es susceptible de
formarse mediante tramos longitudinales, disponiéndose en la unión
de los tramos componentes un anillo que determina en sus frentes
unos canales en los que encajan con su borde extremo los largueros
de la estructura interior de los tramos, así como los bordes de las
pieles externas, las cuales en la zona comprendida entre los
largueros interiores se hallan formadas con una parte regruesada
hacia el interior, por dentro de la cual, así como por los propios
largueros, se definen unos orificios longitudinales que desembocan
en respectivos huecos de las paredes correspondientes,
estableciéndose el amarre de la unión mediante vástagos que se
insertan por dichos orificios longitudinales, pasando a través del
anillo intermedio de la unión, los cuales vástagos se unen en
acoplamiento roscado respecto de unos elementos extremos entre los
que se establece una tensión de aprieto.
En los tramos que se unen, los huecos en los que
desembocan los orificios longitudinales, se hallan realizados
perpendicularmente desde la parte interior de las paredes
correspondientes, sin pasar hasta la parte exterior, siendo dichos
huecos de forma cilíndrica en uno de los tramos que se unen, para
encajar en ellos un elemento cilíndrico, respecto del cual se acopla
a rosca el vástago respectivo de amarre, mientras que en el otro
tramo los huecos son oblongos, incorporándose en ellos una tuerca
sobre el extremo del vástago de amarre, para realizar por la
embocadura del hueco oblongo la actuación del accionamiento sobre
dicha tuerca.
Con ello se obtiene un amarre entre los tramos
componentes de las palas, que permite establecer una unión
resistente, con precisión del apriete mediante el accionamiento de
las tuercas que se disponen sobre los vástagos de amarre, siendo muy
fácil de realizar el montaje de la unión, ya que los vástagos de
amarre se incorporan antes del acoplamiento en uno de los tramos a
unir, de manera que luego solo es necesario acoplar el segundo tramo
y apretar las tuercas sobre los vástagos de amarre.
La incorporación del anillo intermedio de la
unión determina además una protección que impide el desfibrado de
las capas de fibras en el borde de unión de las pieles externas de
los tramos de pala que se unen, lo cual evita que en el trabajo de
aplicación de la pala la fuerza del viento pueda causar un deterioro
progresivo de desfibrado de las pieles que forman el perfil
aerodinámico.
Por otro lado, todos los huecos de alojamiento
de los elementos de amarre de la unión entre los tramos de pala
quedan por la parte interior de las paredes estructurales de los
tramos, con lo que dichas paredes de los tramos resultan poco
debilitadas, y la superficie exterior de las mismas permanece
continua, de forma que no resulta afectada la eficiencia del perfil
aerodinámico para el rendimiento de la pala.
La figura 1 muestra en perspectiva explosionada
el conjunto estructural de una pala de aerogenerador según el objeto
de la invención.
La figura 2 es un detalle ampliado en
perspectiva del extremo correspondiente a la raíz de la pala de la
figura anterior.
La figura 3 es una vista frontal de la raíz de
la pala anterior.
Las figuras 4, 5 y 6 muestran unos ejemplos, no
limitativos, de realizaciones estructurales de palas de
aerogenerador, con las que es susceptible la aplicación de la
invención.
La figura 7 es un ejemplo en perspectiva de una
pala de aerogenerador según la invención, realizada en un solo tramo
longitudinal.
La figura 8 es un ejemplo en perspectiva de una
pala de aerogenerador según la invención, realizada con dos tramos
longitudinales.
La figura 9 es una perspectiva explosionada de
la unión de los tramos componentes de la figura anterior.
La figura 10 es una perspectiva de la zona de la
unión de los tramos componentes de la pala, con transparencia de las
pieles externas para observar los elementos del interior.
La figura 11 es un detalle ampliado en sección
de la disposición de un vástago de amarre en la unión entre los
tramos componentes de la pala.
El objeto de la invención se refiere a una pala
de aerogenerador, en la que se han determinado unas características
que mejoran la formación constructiva de la pala y su
funcionalidad.
La pala preconizada es del tipo que comprende
dos pieles laterales externas (1), en disposición sobre una
estructura interior formada por unos largueros (2) a modo de
tabiques longitudinales, de forma que las pieles laterales externas
(1) determinan el perfil aerodinámico de la pala, junto con una
pieza complementaria (3) que define el borde de ataque, mientras que
en la parte opuesta las mencionadas pieles laterales externas (1) se
unen entre si determinando el borde de salida.
Según la invención, tanto las pieles laterales
externas (1), como los largueros (2) de la estructura interior,
determinan en el extremo que corresponde a la base de la pala unas
prolongaciones (4), mediante las cuales se conforma un tramo
cilíndrico (5) que constituye la raíz de la pala para la sujeción en
el montaje sobre el rotor giratorio del aerogenerador de
aplicación.
De este modo la raíz de la pala resulta formada
por el propio montaje constructivo de la pala, mediante las pieles
laterales externas (1) y los largueros (2) de la estructura interior
que componen la formación estructural del cuerpo de la pala, sin
necesidad de acoplamiento posterior de piezas accesorias para formar
la raíz.
La unión entre las prolongaciones (4) que forman
el tramo cilíndrico (5) constitutivo de la raíz, se determina por
pegado de los bordes correspondientes, estando previsto para tal fin
que los bordes (6) de dichas prolongaciones (4) se hallen definidos
en chaflán, o en un corte escalonado, para que la superficie de
pegado sea mayor y por consiguiente más fuerte la unión.
Dicha formación de la pala es aplicable con
independencia de las formas estructurales de las pieles laterales
externas (1) y de los largueros (2) de la estructura interior, que
pueden ser de configuraciones diversas, como se observa en las
figuras 4, 5 y 6, en las que se han representado solo a modo de
ejemplos unas realizaciones que no son limitativas; en tanto que
longitudinalmente la pala puede ser en un solo tramo, como el
ejemplo de la figura 7, o formarse con dos o más tramos (7, 8)
longitudinales, como el ejemplo de la figura 8, para unirse los
tramos (7, 8) componentes en el montaje constructivo del
aerogenerador de aplicación de la pala.
Para la unión de los tramos (7, 8) de
composición longitudinal de la pala, en el acoplamiento de la unión
se incorpora un anillo intermedio (9), como se observa en las
figuras 6 a 8, determinando dicho anillo intermedio (9) en sus caras
frontales unos acanalados (9.1), en los cuales encajan con su borde
extremo las pieles laterales externas (1) y los largueros (2) de la
estructura interior, de los tramos (7, 8) que se unen, evitando así
el desfibrado de las pieles laterales externas (1) desde el borde de
la unión, por la acción del viento durante la función del trabajo de
aplicación de la pala.
En la parte extrema correspondiente a la unión,
las pieles laterales externas (1) de los tramos (7, 8) se hallan
formadas, en la zona comprendida entre los largueros (2) del
interior, con un regruesado (10) hacia el interior, definiéndose en
dicho regruesado, asi como en los largueros (2), unos orificios
longitudinales (11) que se corresponden enfrentados en los tramos
(7, 8) que se unen, así como en relación con correspondientes
orificios pasantes que presenta el anillo intermedio (9) entre sus
acanalados frontales (9.1).
Los orificios longitudinales (11) de los tramos
(7, 8), desembocan en unos respectivos huecos (12 y 13) practicados
perpendicularmente por la parte interior de las paredes de dichos
tramos (7, 8), de modo que en uno de los tramos, por ejemplo el
tramo (7), los huecos (12) en los que desembocan los orificios
longitudinales (11) respectivos, son cilíndricos, encajándose en
ellos unos correspondientes elementos cilíndricos (14) provistos con
un orificio transversal roscado (14.1), para el acoplamiento a rosca
del extremo de un vástago (15) que se inserta por el orificio
longitudinal (11) respectivo.
En el otro tramo de la pala, en este caso el
tramo (8), los huecos (13) en los que desembocan los orificios
longitudinales (11) respectivos, son oblongos, alojándose en cada
uno de estos huecos (13) una arandela (16) de tope y una tuerca (17)
que se incorpora sobre el otro extremo del vástago (15) pasante por
el orificio longitudinal (11) respectivo, de manera que dicha tuerca
(17) pude ser actuada a través de la embocadura del hueco oblongo
(13), para establecer con ella un aprieto de tensión del vástago
(15).
En tales condiciones, para establecer el amarre
de unión entre los tramos (7, 8), primero se insertan en los huecos
(12) del tramo (7) los elementos cilíndricos (14) y por los
orificios longitudinales (11) correspondientes se introducen
respectivos vástagos (15), los cuales se acoplan por roscado sobre
los mencionados elementos cilíndricos (14), con lo cual dichos
vástagos (15) quedan fijados respecto del tramo (7), sobresaliendo
en el frente del mismo por los orificios longitudinales (11).
Una vez así, se coloca el anillo intermedio (9),
haciendo pasar por sus orificios a los vástagos (15), hasta que
dicho anillo intermedio (9) hace tope contra el tramo (7), y en esa
disposición, para establecer la unión del tramo (8), se realiza la
inserción de ambos tramos (7, 8) entre si, haciendo que los vástagos
(15) se introduzcan en los orificios longitudinales (11) del tramo
(8), hasta los huecos oblongos (13) del mismo, en donde sobre el
extremo de los vástagos (15) se incorporan las arandelas (16) y las
tuercas (17) correspondientes, de forma que apretando las tuercas
(17) se obtiene una tensión de los vástagos (15) que asegura la
unión entre los tramos (7, 8), como se observa en la figura 11.
Los huecos (12 y 13) no pasan hasta el exterior
de las pieles laterales externas (1) de los tramos (7, 8), de manera
que el perfil aerodinámico de la pala no resulta afectado por el
amarre de la unión; siendo practicable la actuación sobre las
tuercas (17) desde el interior de la pala, para la realización del
montaje de formación de la misma.
Claims (5)
1. Pala de aerogenerador, del tipo que comprende
una formación estructural compuesta por unas pieles laterales
externas (1), en disposición sobre una estructura interior formada
por unos largueros (2) a modo de tabiques longitudinales, pudiendo
determinarse la longitud de la pala mediante la unión de tramos (7,
8) consecutivos, caracterizada porque en el extremo que
corresponde a la base de la pala las pieles laterales externas (1) y
los largueros (2) de la estructura interior determinan unas
prolongaciones (4), mediante las cuales se compone un tramo
cilíndrico (5) que constituye la raíz de la pala para la sujeción en
el montaje de aplicación; mientras que la unión de los tramos (7, 8)
de composición longitudinal de la pala se establece con un amarre
mediante vástagos (15) que se incluyen por orificios longitudinales
(11) enfrentados de los respectivos tramos (7, 8), uniéndose dichos
vástagos (15) en acoplamiento roscado, por un extremo, sobre
elementos (14) que se disponen encajados en huecos (12) de uno de
los tramos (7) que se unen, mientras que por el otro extremo esos
vástagos (15) asoman en huecos (13) del otro tramo (8) concurrente
en la unión, incorporándose en estos huecos (13), sobre el extremo
de los vástagos (15), unas tuercas (17) que permiten realizar un
aprieto para comprimir los tramos (7, 8) frontalmente el uno contra
el otro.
2. Pala de aerogenerador, de acuerdo con la
primera reivindicación, caracterizada porque las
prolongaciones (4) que componen el tramo cilíndrico (5) constitutivo
de la raíz, se determinan con unos bordes laterales (6) en chaflán o
en corte escalonado, para la unión mediante pegado de las
mencionadas prolongaciones (4), por dichos bordes laterales (6).
3. Pala de aerogenerador, de acuerdo con la
primera reivindicación, caracterizada porque los huecos (12 y
13) en los que desembocan los orificios longitudinales (11) de
alojamiento de los vástagos (15) se hallan practicados
perpendicularmente por la parte interior de la pared estructural de
los tramos (7, 8), sin afectar a la superficie exterior.
4. Pala de aerogenerador, de acuerdo con las
reivindicaciones primera y tercera, caracterizada porque la
pared estructural de los tramos (7, 8) determina en la zona de unión
un regruesado (10), en el cual se definen los orificios
longitudinales (11) y los huecos (12, 13) correspondientes.
5. Pala de aerogenerador, de acuerdo con la
primera reivindicación, caracterizada porque en el
acoplamiento de unión entre los tramos (7, 8) de composición
longitudinal de la pala se incluye un anillo intermedio (9), el cual
presenta en sus caras frontales unos acanalados (9.1) en los que
encajan con sus bordes extremos las pieles laterales externas (1) y
los largueros (2) de los tramos (7, 8).
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