ES2383186B1 - Medios y metodo para rigidizar el bastidor de la gondola de un aerogenerador - Google Patents

Medios y metodo para rigidizar el bastidor de la gondola de un aerogenerador

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Abstract

Medios y método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador que se encuentra ubicado en áreas de climatología adversa. La invención describe el uso de diferentes medios (3, 4) rigidizantes en la parte delantera del bastidor (1) del aerogenerador en función de la aparición o no de fisuras en zonas (Z1, Z2) sensibles a fallos y/o ruptura por fatiga.

Description

MEDIOS Y MÉTODO PARA RIGIDlZAR EL BASTIDOR DE LA GÓNDOLA
DE UN AEROGENERADOR.
La presente invención está relacionada con los aerogeneradores ubicados en áreas de climatología adversa y más particularmente con la necesidad de rigidizar los bastidores de la góndola de dichos
10 aerogeneradores.
Antecedentes de la invención.
Los aerogeneradores convierten la energía cinética del viento en 15 energía mecánica y posteriormente la convierten en energía eléctrica que entregan a la red de distribución eléctrica.
El aerogenerador comprende una góndola dispuesta sobre una torre acoplada a un buje de rotor provisto de palas. Generalmente, dentro de la
2 o góndola se ubican los elementos necesarios para transformar la energía mecánica en energía eléctrica, es decir, un generador y una multiplicadora conectados entre sí y a su vez al rotor del aerogenerador a través de un eje principal.
25 Estos elementos se colocan sobre un bastidor que conforma la parte inferior de la góndola y que tiene la capacidad de tener movimiento respecto a la torre que la sustenta de modo que permita al rotor orientarse en función de la dirección del viento.
3 o En general, el bastidor de un aerogenerador comprende dos partes, una delantera y otra trasera. La parte delantera queda apoyada sobre la torre y aloja en su interior el eje principal de conexión al rotor, el sistema de orientación de la góndola con el grupo hidráulico, el eje principal de conexión al rotor y la multiplicadora, mientras que el bastidor posterior queda al aire
35 acoplado a la parte delantera del bastidor y aloja el generador, los armarios
de potencia y a veces el transformador.
5
La parte delantera del bastidor absorbe la mayoría de las cargas provenientes del rotor del aerogenerador mientras que la parte posterior soporta el peso de componentes pesados como el generador.
1 o
Debido a esta disposición, en localizaciones del aerogenerador en las que la climatología es adversa con fuertes vientos, el bastidor puede estar sujeto a grandes tensiones que pueden provocar ruptura y/o fallo por fatiga, particularmente en la zona de unión entre la parte delantera y la parte trasera del bastidor o en las zonas de apoyo de la parte delantera del bastidor sobre la torre.
15
Por regla general, las partes fisuradas de los bastidores suelen repararse mediante soldadura, sin embargo, esta solución no garantiza la no aparición de nuevas grietas de cara a un futuro.
2 o
Se conocen en el Estado de la Técnica diferentes soluciones que tratan de reforzar la estructura de los bastidores de aerogeneradores ubicados en áreas con condiciones climatológicas adversas.
2 5
De esta forma, la Patente europea EP 2 136 074, muestra un bastidor de un aerogenerador compuesto de una parte principal conectada a otra trasera, que incluye en la parte principal dos pies que se elevan en ambos lados del bastidor y que disponen de unos miembros tensores, los cuales unen la parte principal con la parte posterior del bastidor.
3 o
La Patente EP 2 067 991, describe la instalación de un amortiguador activo en el bastidor del aerogenerador, de manera que absorba las vibraciones laterales derivadas de condiciones climatológicas adversas.
35
WO 2010/069315, describe la incorporación, en el bastidor del aerogenerador, de una estructura cerrada compuesta de vigas y tirantes de forma triangular o al menos con transmisión de fuerzas de forma triangular.
Sin embargo, las soluciones mostradas resultan complejas de
implementar, bien por la falta de espacio en el bastidor debido al elevado
número de elementos que alberga, o bien por la complejidad de la solución
en si misma, resultando, por otro lado, de coste muy elevado.
5
Descripción de la invención.
De acuerdo con la presente invención se proponen unos medios y un
método de rigidización de la parte delantera del bastidor de un
1 o
aerogenerador, que gracias a sus características constructivas y funcionales,
resulta realmente ventajoso frente a las soluciones convencionales,
ocupando el mínimo espacio de manera que no interfiera en el resto de
componentes de la góndola del aerogenerador y no incremente el peso de la
misma, resultando de fácil instalación y económicamente viable.
15
Un objeto de la presente invención es proporcionar un método para
prevenir la ruptura y/o fallo por fatiga de la parte delantera de un bastidor de
aerogenerador ubicado en áreas de climatología adversa.
2 o
Otro objeto de la invención es proporcionar un método para rigidizar la
parte delantera de un bastidor de aerogenerador ubicado en áreas de
climatología adversa que presente ruptura y/o fallo por fatiga.
En realizaciones preferentes, se proporcionan diferentes métodos
2 5
para identificar situaciones en las que se hace necesaria la rigidización de la
parte delantera del bastidor: a) una situación en la que no existan fisuras o si
existen tengan una longitud menor a un valor crítico establecido; b) una
situación en la que existen fisuras cuya longitud es mayor que un valor crítico
establecido.
30
En otro aspecto, los objetos mencionados anteriormente se consiguen
proporcionado diferentes medios rigidizadores en función de las diferentes
situaciones identificadas dotando versatilidad a la invención.
3 5
Otras características y ventajas de la presente invención se
desprenderán de la siguiente descripción detallada de una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
5
Breve descripción de los dibujos.
La figura 1 muestra una perspectiva de un bastidor de la góndola de un aerogenerador sobre la torre.
1 o
Las figuras 2 y 3 muestran una vista en sección AA y una vista en planta de un bastidor de un aerogenerador en correspondencia con la figura anterior.
15
Las figuras 4 y 5 muestran una vista en sección 88 y una vista en planta de un bastidor según la invención.
Las figuras 6A y 68 muestran respectivamente detalles de uno de los medios de rigidización según la invención.
2 o
La figura 7 muestra una vista rigidización según la invención. en detalle de otro de los medios de
Descripción de una realización preferencial.
2 5 3 o
La figura 1 muestra, según una realización, un ejemplo de la parte delantera de un bastidor (1) sobre la torre (2) de un aerogenerador. Dicha parte delantera del bastidor (1) está constituida por, al menos dos vigas (1.1) longitudinales unidas entre sí mediante al menos un chapón (1.2) transversal en uno de sus finales, quedando apoyadas dichas vigas longitudinales sobre un caballete que conforma unas patas (1.3) de apoyo sobre la torre (2) del aerogenerador.
35
Tal y como se ha indicado previamente, la aparición de grietas en el bastidor (1) suele localizarse en las zonas (Z1, Z2) de unión entre las vigas (1.1) longitudinales y las zonas de apoyo (1.3) en la torre (2), así como en la
parte de la unión entre la parte delantera y la parte trasera (no representada)
del bastidor (1 ), ver figuras 2 y 3.
La presente invención, prevé la incorporación de diferentes tipos de
5
medios (3, 4) de rigidización en función de la existencia o no de fisuras y de
un valor crítico de longitud de dichas fisuras de bastidor (1 ), pudiendo dichos
medios (3, 4) complementarse entre sí para obtener un bastidor (1) más
rigidizado.
1 o
En este sentido, la solución preventiva esta integrada por al menos un
medio (3) rigidizante que comprende un tirante (3) que conecta entre sí
ambos lados de la parte delantera del bastidor (1 ), es decir, dispone al
menos un tirante (3) que se coloca conectando entre sí ambas vigas (1.1)
longitudinales de la parte delantera del bastidor (1 ), tal y como se muestra en
15
las figuras 4 y 5.
Dicho tirante (3), tal y como se muestra en los detalles de las figuras
6A y 68, determina en sus extremos dos tipos de anclaje (3.1, 3.3) en función
del punto del bastidor (1) en el que deba ser fijado, encontrándose los puntos
2 o
de anclaje (3.1, 3.3) unidos entre sí por una barra (3.2) de extremos
roscados.
Por otro lado, la solución correctiva (ver figuras 4 y 5) prevé la
incorporación de un medio (4) rigidizante que comprende al menos un par de
25
tensores (4) en al menos una de las vigas (1.1) longitudinales del bastidor
(1). Dichos tensores (4) determinan al menos dos tipos de acoplamiento (4.1,
4.3) a la viga (1.1) longitudinal en función del espacio existente,
encontrándose los acoplamientos (4.1, 4.3) unidos entre sí mediante al
menos una barra tensora (4.2), ver figura 7.
30
En este sentido, tal y como se observa en la figura 5, en el caso de
que no exista el espacio suficiente, el tensor está constituido por al menos
una barra tensora (4.2) que en uno de sus extremos dispone de un
acoplamiento tipo placa soporte (4.1 ), y en el otro extremo un acoplamiento
3 5
tipo pletina (4.3), mientras que en caso de haber el suficiente espacio ambos
extremos de la barra tensora (4.2) determinan soporte (4.1 ).
un acoplamiento tipo placa
5
La invención prevé un método de rigidización que consta de una etapa de inspección de las zonas (Z1, Z2) sensibles de ruptura y/o fallo por fatiga, una etapa de identificación de las necesidades de rigidización y una etapa de aplicación de medios (3, 4) rigidizantes.
1 o 15
La invención prevé un método de identificación de situaciones según las necesidades de rigidización de la parte delantera del bastidor (1 ), que, previa inspección de las zonas susceptibles de ruptura y/o fallo por fatiga (Z1, Z2), determina la implementación de los medios (3) preventivos y/o los medios (4) correctivos, en primer lugar, en base a la existencia o no de fisuras, y en caso de haberlas y en función de la parte del bastidor (1) en la que se localicen (Z1, Z2), en base a la longitud que tengan dichas fisuras en relación con unos valores críticos prefijados.
2 o
Se muestra a continuación una tabla en la que se reflejan, a modo de ejemplo, unos rangos de los valores críticos de longitud de fisura según la invención. Dichos valores críticos dependerán de la zona del bastidor sensible (Z1, Z2) de aparición de ruptura y/o fallo por fatiga, así como del ciclo de vida del aerogenerador y del tipo de aerogenerador del que se trate.
Ciclo de vida del aerogenerador
10 años
13 años 16 años
Puntos de propagación de fisuras
Z1 superior 40mm 60mm 90mm
inferior
50 mm 70mm 100 mm
Z2
superior 50 mm 70mm 100 mm
inferior
60mm 80mm 100 mm

2 5 De esta manera, según dicho método, en el caso de que exista una fisura en alguna de las zonas (Z1, Z2), se procede a la medición de la misma. Si la longitud de la fisura es superior al valor crítico correspondiente se aplican los medios (4) correctivos previamente descritos, mientras que si
la longitud de la fisura es menor que el valor crítico prefijado se aplican los medios (3) preventivos.
5
De la misma forma, según el método, en el caso de que no exista ninguna fisura, se aplicarán los medios (3) preventivos en las zonas sensibles (Z1 y Z2) de manera que se garantice la vida útil del bastidor (1).
1 o
En cualquier caso, según necesidades y en aras de garantizar una mayor rigidización del bastidor (1 ), se prevé que, en el caso de que existan fisuras de longitud mayor al valor crítico prefijado, se implementen tanto los medios (3) preventivos como los medios (4) correctivos. Asimismo se prevé la introducción de medios (4) correctivos en el caso de que no existan fisuras o que determinen una longitud inferior a los valores críticos prefijados.
15 20
Aunque la presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro de su alcance, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones siguientes.

30

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador localizado en áreas de climatología adversa, del tipo que dispone de una
    5 bastidor constituido en una parte delantera y una parte trasera, caracterizado porque consta de una etapa de inspección de las zonas (Z1, Z2) sensibles
    de ruptura y/o fallo por fatiga de la parte delantera del bastidor (1), una etapa de identificación de las necesidades de rigidización y una etapa de aplicación de medios (3, 4) rigidizantes en la parte delantera del bastidor (1).
    10 2.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque determina la implementación de diferentes medios (3, 4) rigidizantes en base a la existencia o no de fisuras, y en caso de haberlas, en función de la parte del
    15 bastidor (1) en la que se localicen (Z1, Z2), en base a la longitud que tengan dichas fisuras en relación con unos valores críticos prefijados.
  2. 3.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, según la segunda reivindicación, caracterizado porque los valores críticos
    2 o prefijados dependerán de las zonas (Z1, Z2) del bastidor sensibles de aparición de ruptura y/o fallo por fatiga en las que aparezcan las fisuras, así como del ciclo de vida del aerogenerador.
  3. 4.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador,
    2 5 según la segunda reivindicación, caracterizado porque en el caso de que no exista ninguna fisura, se aplicarán medios (3) preventivos en las zonas sensibles (Z1 y Z2) de ruptura y/o fallo por fatiga.
  4. 5.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador,
    30 según la segunda reivindicación, caracterizado porque en el caso de que exista una fisura en alguna de las zonas (Z1, Z2), si la longitud de la fisura es superior a un valor crítico prefijado se aplican unos medios (4) correctivos.
  5. 6.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, 3 5 según la segunda reivindicación, caracterizado porque en el caso de que
    exista una fisura en alguna de las zonas (Z1, Z2), si la longitud de la fisura es menor que el valor crítico prefijado se aplican unos medios (3) preventivos.
    5
    7.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, según la segunda reivindicación, caracterizado porque en el caso de que exista una fisura en alguna de las zonas (Z1, Z2) y la longitud de la fisura sea superior al valor crítico prefijado se aplican unos medios (4) correctivos y unos medios preventivos (3).
    1 o
    8.-Método para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, según la segunda reivindicación, caracterizado porque en el caso de que no exista ninguna fisura o sea inferior a un valor crítico, se aplicarán medios (4) correctivos en las zonas sensibles (Z1 y Z2) de ruptura y/o fallo por fatiga
    15 20
    9.-Medios para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador localizado en áreas de climatología adversa de acuerdo con el método de la primera reivindicación, caracterizado porque los medios (3, 4) rigidizantes son diferentes entre sí dependiendo de la zona de aplicación (Z1, Z2) y del tipo de necesidad de rigidización del bastidor (1 ). 10.-Medios para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, según la novena reivindicación, caracterizado porque hay medios (3) de prevención y medios (4) de corrección.
    2 5
    11.-Medios para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, según la décima reivindicación, caracterizado porque los medios (3) de prevención comprenden al menos un tirante (3) que conecta entre sí ambos lados de la parte delantera del bastidor (1).
    3 o
    12.-Medios para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador, según la novena reivindicación, caracterizado porque los medios (4) correctivos comprenden al menos un par de tensores (4) en al menos una viga (1.1) longitudinal del bastidor (1).
    3 5
    13.-Medios para rigidizar el bastidor de la góndola de un aerogenerador,
    según la reivindicación 11, caracterizado porque el tirante (3) de los medios
    (3) preventivos determina en sus extremos dos tipos de anclaje (3.1, 3.3) en
    función del punto del bastidor (1) en el que deba ser fijado, encontrándose
    los puntos de anclaje (3.1, 3.3) unidos
    entre sí por una barra (3.2) de
    5
    extremos roscados.
  6. 14.-Medios para rigidizar el bastidor de la góndola de un
    aerogenerador,
    según la
    reivindicación 12, caracterizado porque los tensores (4) de los
    medios (4) correctivos determinan al menos dos tipos de acoplamiento (4.1,
    1 o
    4.3) a la viga (1.1) longitudinal en función del espacio existente,
    encontrándose
    los acoplamientos (4.1, 4.3) unidos entre sí mediante al
    menos una barra tensora (4.2).
  7. 15.-Medios para rigidizar el bastidor de la góndola de un
    aerogenerador,
    15
    según la reivindicación 14, caracterizado porque cuando hay espacio
    suficiente
    ambos acoplamientos (4.1, 4.3) son de placa soporte (4.1 ),
    mientras que cuando no hay espacio, al menos uno de los acoplamientos es
    de tipo pletina (4.3).
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