ES2385726B1 - Pala de aerogenerador formada por tramos - Google Patents

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Abstract

Pala de aerogenerador formada por tramos, comprendiendo cada tramo parcial (1) componente de la pala una estructura resistente interior formada por unos largueros (6), los cuales poseen en los extremos unos casquillos tubulares transversales, de manera que la unión entre los tramos parciales (1) consecutivos de la pala se establece mediante eslabones (7) que se disponen entre los casquillos tubulares transversales extremos de los largueros (6) correspondientes, con inserción de bulones (8) pasando a través de dichos eslabones (7) y de los mencionados casquillos tubulares transversales extremos de los largueros (6).

Description

PALA DE AEROGENERADOR FORMADA POR TRAMOS
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con las
palas de aerogenerador que se forman por composición mediante unión de dos o más tramos longitudinales, con el fin de facilitar la construcción y el transporte por carretera, proponiendo una pala de este tipo con unas características de formación de los tramos componentes que la hacen ventajosa.
Estado de la técnica
La demanda mundial de utilización de energías renovables, para hacer frente al cambio climático y mantener una expectativa de producción energética sin dependencia de los recursos naturales agotables, implica de una manera muy relevante a la energía eólica, la cual se desarrolla mayoritariamente mediante aerogeneradores que se accionan por un rotor de palas actuado por el viento.
El desarrollo de los aerogeneradores y su aplicación a la producción energética mediante aprovechamiento de la fuerza del viento, requiere, sin embargo, cada vez de aerogeneradores de mayor potencia nominal, más eficientes y de inferior costo por KW de la energía que se produce.
En
generación de energía mediante los
aerogeneradores es fundamental, entre otros aspectos, la superficie de barrido de las palas del rotor que recibe la acción del viento, desconociéndose cuál es la
potencia óptima y la longitud de las palas óptima, para
lograr el menor coste de generación por KW¡ pero sí se sabe que la energía captada por un aerogenerador es directamente proporcional a la superficie de barrido de las palas del rotor eólico, teniendo en la actualidad los aerogeneradores más eficientes y competitivos una relación entre la superficie de barrido de las palas del rotor eólico (en metros cuadrados) y la potencia instalada (en KW), del orden de 3,2-3,5 m2/KW, de manera que si se consigue elevar dicha relación, aumenta considerablemente la captación de energía, haciéndola más competitiva.
Por lo tanto, un factor fundamental para reducir los costes de generación energética de los aerogeneradores, para hacerla competi tiva en relación con las demás fuentes de energía, sin subvenciones ni primas, es la superficie de barrido de las palas del rotor eólico, la cual es modificable mediante variación de la longitud de la palas.
Ahora bien, superar una medida de longitud de las palas entraña problemas coligados, como consecuencia de las dificultades que surgen para el transporte, debido a los vehículos que son necesarios y a la normativa de la circulación por carretera¡ de manera que las palas de entre 55 y 90 metros de longitud, requeridas por las nuevas generaciones de aerogeneradores de grandes potencias (entre 3 y 7 MW) que se están desarrollando, no se pueden transportar en un solo tramo, por lo que hay que diseñarlas y fabricarlas en varios tramos para que sea posible el transporte por carretera, con el fin de transportar los tramos individualmente, para unirlos en el lugar de instalación del aerogenerador.
En ese sentido se han desarrollado diversos
sistemas de unión entre los tramos componentes de las palas de los aerogeneradores, como las soluciones que recogen las Patentes ES 2178903, ES 2364258, ES 2343712, ES2333499 y ES 2342998, del mismo solicitante que la presente invención, pero estas y otras soluciones existentes al respecto, adolecen en general de deficiencias relativas a dificultad del montaje y efectividad del amarre entre los tramos que se unen.
Objeto de la invención
De acuerdo con la invención se propone una pala de aerogenerador formada por tramos longitudinales, con unas características que hacen ventajosa la realización del montaj e y la efectividad de la unión entre los tramos de composición de la pala.
Esta pala objeto de la invención comprende una estructura exterior que determina la configuración aerodinámica de la pala, formada por unas pieles laminadas de fibras sintéticas, y una estructura interior formada por unos largueros que determina el armazón resistente de la pala.
En cada tramo componente de la pala, los largueros de la estructura resistente interior se hallan formados por un cuerpo central de sección en "U", sobre cuyas alas laterales van dispuestos unos refuerzos longi tudinales, los cuales incorporan en los ex tremos unos insertos que rematan con unos casquillos tubulares transversales.
La unión entre los tramos consecutivos componentes de la pala se es tablece por medio de eslabones, mediante los cuales se unen los extremos de los
largueros de la estructura resistente interior de la formación de los tramos, insertando, a través de dichos eslabones y de los casquillos tubulares transversales de los extremos de los largueros, unos bulones.
De esta forma se obtiene una unión de montaje muy sencillo y de gran rigidez, entre los tramos componentes de la pala, consiguiéndose que las cargas de los esfuerzos que afectan a la pala se transmitan por los largueros de la estructura resistente interior de la pala, lo cual permite optimizar los materiales, reduciendo el peso y el coste, con mejora de la fiabilidad.
En las zonas de las uniones entre los extremos de los largueros de la estructura resistente interior de los tramos de pala, en la piel de la parte exterior
(extradós) de la configuración aerodinámica o en la piel de la parte interior (intradós) de dicha configuración aerodinámica, se determinan unas aberturas que permiten realizar desde fuera el montaje de las uniones entre los tramos, cerrándose dichas aberturas con unas tapas que se fijan sobre la piel correspondiente, con lo cual la parte exterior de la pala queda con un superficie aerodinámica continua.
Por todo ello, esta pala obj eto de la invención resulta de unas características ventajosas que la confieren vida propia y carácter preferente respecto de las realizaciones convencionales de palas formadas mediante unión de tramos parciales.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra en perspectiva una pala de
aerogenerador formada por tramos realizados y unidos según el objeto de la invención.
La
figura 2 muestra una perspectiva explosionada
de
un tramo componente de la pala de la figura
anterior.
La figura 3 es una perspectiva del tramo de pala anterior montado.
La figura 4 es una vista en sección transversal del tamo de pala anterior.
La figura 5 es una vista en sección transversal de un tramo de pala equivalente, según otra forma de realización.
La figura 6 es una perspectiva explosionada de la formación de un larguero de la estructura resistente interior de un tramo de pala según la invención.
Las figuras 7, 8 Y 9 son respectivas vistas correspondientes a las secciones por las zonas VII, VIII y IX indicadas en la figura 6.
La figura 10 es una vista del larguero de la figura 6 con sus partes componentes unidas.
La figura 11 es un detalle en perspectiva de la unión entre dos largueros de la estructura resistente interior de sendos tramos de pala, con un amarre de la unión explosionado y otro amarre montado.
La figura 12 es un detalle como el anterio r con l os dos amarres de la unión montados.
La figura 13 es una perspectiva de un cuerpo de aerogenerador, con las palas del rotor eólico parcialmente representadas en una posición separada enfrente de sus acoplamientos sobre el buje.
La figura 14 es un detalle ampliado de la zona XIV indicada en la figura anterior.
La figura 15 es una perspectiva de la pala de la figura 1, con los tramos componentes separados en una posición correlativa de montaje.
La figura 16 es un detalle ampliado de la zona XVI indicada en la figura anterior.
La figura 17 es un detalle como el anterior con los tramos de pala unidos y la tapa de la abertura de la unión en posición correlativa de montaje.
La figura 18 es una perspectiva de una pala como la de la figura 1, con el tramo extremo unido de forma que puede moverse hacia los lados.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención se refiere a una pala de aerogenerador, de las que se forman mediante unión de tramos parciales (1) que se fabrican de manera independiente y se transportan por separado, para unirlos en el lugar de instalación del aerogenerador, donde se realiza el montaje constructivo del mismo.
En la pala preconizada cada tramo parcial (1) comprende una estructura exterior formada por una piel de extradós (2) y una piel de intradós (3), las cuales,
se unen en el borde de ataque con un postizo de unión (4), determinando la configuración aerodinámica del perfil de la pala. El borde de salida en dicha configuración aerodinámica del perfil de la pala, puede determinarse mediante las propias pieles (2 Y 3) de extradós y de intradós, según la realización que muestra la sección de la figura 5, o puede determinarse dicho borde de salida mediante un complemento accesorio
(5), según la realización que muestra la sección de la figura 4 y las perspectivas de las figuras 2 y 3.
La formación constructiva de cada tramo parcial
(1) comprende además una estructura interior que determina un armazón resistente que refuerza y soporta a la estructura exterior, estando formada dicha estructura interior por unos largueros (6), sobre los cuales se fij an las pieles (2 Y 3) de extradós y de intradós.
Según las figuras 6 a 10, cada larguero (6) de la estructura resistente interior comprende un cuerpo central (6.1) formado por un perfil de sección en "U",
sobre
cuyas alas laterales van dispuestos unos
refuerzos
longitudinales (6.2), los cuales incorporan
en
los extremos unos insertos (6.3) que rematan con
unos casquillos tubulares transversales (6.4).
Según una realización preferente, el cuerpo central (6.1) y los refuerzos longitudinales (6.2) ,
componentes de los largueros (6), se forman mediante laminados con tiras de fibra de vidrio o de carbono, pegándose los refuerzos longitudinales (6.2) sobre el cuerpo central (6. 1), de manera que el conj unto forma una unidad rígida y resistente, en la cual el cuerpo central (6.1) soporta las cargas de pandeo, mientras
que los refuerzos longitudinales (6.2) colaboran a su vez en la resistencia a las cargas de pandeo y soportan las cargas de tracción y compresión.
La unión de los tramos parciales (1), para la formación constructiva de las palas de aerogenerador, se determina mediante unión de los largueros (6) correspondientes, por medio de eslabones (7), con los cuales se unen los extremos de dichos largueros (6) de la estructura interior de los tramos parciales (1), como se observa en las figuras 16 y 17.
En dichas uniones, como muestran las figura 11 y 12, a través de los eslabones (7) Y de los casquillos tubulares transversales (6.4) de los extremos de los largueros (6), se insertan unos bulones (8), los cuales se aseguran con tornillos ( 9) y tuercas (10) , consiguiéndose así una unión rígida y muy resistente entre los tramos parciales (1) con los que se componen las palas, en las cuales las cargas que las afectan se transmiten entre los tramos parciales (1) componentes, mayoritariamente por los largueros (6) de la estructura resistente interior.
En relación con las uniones entre los tramos parciales (1), se prevén unas ventanas (11) , que pueden estar definidas en la piel de extradós (2) o en la piel de intradós (3) , a través de las cuales pueden realizarse desde el exterior las manipulaciones necesarias para el montaje de las uniones. Una vez realizadas las uniones, sobre las ventanas (11) se disponen unas tapas (12) de cierre, las cuales se fijan de manera atornillada sobre la piel de extradós (2) o de intradós (3), según corresponda, determinando con ello una superficie aerodinámica continua en el
exterior de la pala.
La formación de los tramos parciales (1) con la estructura resistente interior formada por largueros
(6) provistos con casquillos tubulares transversales
(6.4) en los extremos, permite igualmente la suj eción de amarre del primer tramo parcial (1) de las palas sobre el buj e (13) del rotor eólico (14) del aerogenerador de aplicación, como muestra la figura 13, estableciéndose dicha sujeción de amarre, como se observa en el detalle de la figura 14, mediante
inserción
de bu10nes (15) a través de orejetas (16) que
presenta
el buje (13), entre las cuales se incluyen los
extremos
de los largueros (6) provistos con los
casquillos
tubulares transversales (6.4) , por los
cuales
pasan a su vez los bu10nes (15).
Según una realización práctica, para optimizar el rendimiento de las palas y disminuir el ruido de punta de las mismas, la unión del último tramo parcial (1.1) sobre el que se incorpora el "wnler" (17) de la punta, respecto del tramo parcial (1) precedente, se prevé con unos actuadores (18), mediante los cuales, actuados por un sistema de control inteligente, se puede mover hacia los lados ese último tramo parcial (1.1), en función de las características del viento que incida sobre la pala, como se observa en la figura 18.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Pala de aerogenerador formada por tramos, que comprende una formación compuesta por consecutivos tramos parciales (1) que disponen de una estructura exterior formada por sendas pieles (2 y 3) de extradós y de intradós que determinan la configuración del perfil aerodinámico de la pala, y una estructura resistente interior que refuerza y soporta a la estructura exterior, caracterizada porque la estructura resistente interior de los tramos parciales (1) está formada por unos largueros (6) provistos en los extremos con unos casquillos tubulares transversales
    (6.4), entre los cuales se establece la unión de los tramos parciales (1 ) consecutivos, mediante eslabones
    (7)
    que se unen a los casquillos tubulares transversales (6.4) de los largueros (6) con bulones
    (8)
    que se insertan a través de ellos.
  2. 2.-Pala para aerogenerador formada por tramos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque los largueros (6) de la estructura resistente interior de los tramos parciales (1), comprenden un cuerpo central (6.1) formado por un perfil de sección en "U", sobre cuyas alas laterales van fij ados unos refuerzos longitudinales (6.2) provistos en los extremos con unos insertos (6.3) que rematan con los casquillos tubulares transversales (6.4).
  3. 3.-Pala para aerogenerador formada por tramos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque los bulones (8) con los que se unen los eslabones (7) respecto de los casquillos tubulares transversales (6.4) de los largueros (6), se aseguran en el montaje mediante tornillos (9) y tuercas (10).
  4. 4.-Pala para aerogenerador formada por tramos, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque en relación con las uniones entre los tramos
    5 parciales (1) se determinan ventanas (11), a través de las cuales se pueden realizar desde el exterior las manipulaciones para el montaje de las uniones, cerrándose dichas ventanas (11) con tapas (12) que se fijan sobre la estructura exterior, mediante las cuales
    10 se determina una superficie aerodinámica continua en el exterior de la pala.
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