ES2391016A1 - Pala de aerogenerador - Google Patents

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Abstract

Pala de aerogenerador que comprende un cuerpo principal (5) que aloja en su interior un núcleo (1) al que está fijado dicho cuerpo principal (5), en donde el núcleo (1) comprende un alma (2) de metal u otro material de características análogas, y el cuerpo principal (5) es una pieza de plástico reforzado moldeada sobre dicho alma (2).

Description

Pala de aerogenerador
SECTOR DE LA TÉCNICA
La presente invención se relaciona con palas de aerogeneradores y su método de fabricación.
ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA
Son bien conocidos en el estado de la técnica palas de aerogenerador y sus métodos de fabricación en donde la pala tiene un núcleo formado por una ó varias piezas, y el exterior está formado por un cuerpo principal de material plástico reforzado en una ó varias piezas.
La solicitud de patente W0201 0025830 divulga una pala de aerogenerador que comprende un cuerpo principal formado por dos ó más secciones conectadas, cada una de las cuales comprende al menos una zona final de material termoplástico, siendo soldadas en su unión dichas zonas de secciones adyacentes. Las secciones son cáscaras formadas por material polímero, preferentemente resina epoxy, en su cuerpo y por material termoplástico en sus zonas finales, y están conectadas a lo largo de la pala; en su interior las secciones tienen un núcleo, que es un refuerzo longitudinal en forma de viga cuadrangular, formado por resina epoxy reforzada con fibras y que está fijado al cuerpo principal. El método para conectar las secciones adyacentes comprende la unión de las zonas finales termoplásticas, su calentamiento y fusión por diferentes procedimientos, presión para soldar la unión y enfriamiento.
EXPOSICiÓN DE LA INVENCiÓN
El objeto de la invención es el de proporcionar una pala de aerogenerador y un método de fabricación de palas de aerogenerador según se define en las reivindicaciones.
La pala de aerogenerador comprende un cuerpo principal que aloja en su interior un núcleo al que está fijado dicho cuerpo principal; el núcleo comprende un alma de metal u otro material de características análogas, y el cuerpo principal es una pieza de plástico reforzado moldeada sobre dicho alma.
Se obtiene una pala de aerogenerador formando una pieza maciza con una gran rigidez estructural. La unión entre el núcleo y el cuerpo es una unión mecánica que evita realizar soldaduras ó pegados.
Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.
DESCRIPCiÓN DE LOS DIBUJOS
La Fig. 1 muestra una vista del núcleo de una realización de la pala de aerogenerador de la invención.
La Fig. 2 muestra una vista del alma del núcleo de la Fig. 1.
La Fig. 3 muestra una vista del soporte del núcleo de la Fig. 1.
La Fig. 4 muestra una vista de una realización de la pala de aerogenerador de la invención.
La Fig. 5 muestra un corte transversal de la pala de aerogenerador con el alma del núcleo de la Fig. 4.
La Fig. 6 muestra otro corte transversal de la pala de aerogenerador con el alma y el soporte del núcleo de la Fig. 4.
La Fig. 7 muestra un corte transversal de un semimolde de un molde de inyección con el primer semicuerpo del cuerpo principal en la cavidad mostrando la unión mecánica entre cuerpo y núcleo.
La Fig. 8 muestra un molde de inyección con dos cavidades. La Fig. 9 muestra un molde de inyección de una cavidad mostrando los medios móviles.
EXPOSICiÓN DETALLADA DE LA INVENCiÓN

En las Fig. 1 a 3 se muestran las piezas que forman el núcleo 1 de la pala de aerogenerador 4 de acuerdo con una realización. En dicha realización el núcleo 1 está formado por la unión de un alma 2 y un soporte 3; el alma 2 es una pieza de metal u otro material de características análogas, preferentemente una chapa de acero estampada, que tiene un alabeo en una parte de su longitud formando una pieza en forma de plancha delgada, y dispone de una serie de embutidos y agujeros que sirven para reforzar la rigidez de la pieza y permiten el flujo del plástico reforzado entre las caras del alma 2, incrementando la presión entre alma 2 y plástico, y facilitando la unión mecánica de las piezas.
El soporte 3 es una pieza de metal u otro material de características análogas, preferentemente una chapa de acero estampada que se une, en un extremo, al alma 2 de diferentes formas alternativas, por soldado, atornillado o engatillado. El otro extremo del soporte se une al aerogenerador.
En otra realización, el alma 2 es una pieza de material plástico reforzado con fibras, preferentemente termoestable o termoplástico.
En las Fig. 4 a 6 se muestra la pala de aerogenerador 4 de acuerdo con una realización. En dicha realización la pala de aerogenerador 4 está formada por un núcleo 1 y un cuerpo principal 5; el cuerpo principal 5 es una pieza de plástico reforzado con fibras, preferentemente polipropileno reforzado con fibras de vidrio. En otra realización el material plástico del cuerpo principal 5 es termoestable ó termoplástico, reforzado con fibras, como el BMC.
Las fibras de vidrio vienen mezcladas dentro del flujo del material plástico, y se reparten junto con éste por toda la extensión del cuerpo principal 5 con diversas orientaciones. En otras realizaciones las fibras que refuerzan el material plástico que conforman el cuerpo principal 5 ó el alma 2, son fibras naturales, nano-tubos de carbono u otro tipo de nano-refuerzos.
Debido a que la pala de aerogenerador 4 es una pieza que vá a estar en la intemperie, es preciso añadir al material plástico reforzado unos aditivos para mejorar el comportamiento ante rayos ultravioletas u otros condicionantes climáticos.
El método de fabricación de la pala de aerogenerador 4, partiendo de un núcleo 1 previamente conformado, es un proceso de moldeo; este proceso de moldeo es por inyección ó por compresión, siendo la realización preferida realizada por un proceso de inyección, preferentemente por inyección de fibra larga de alta presión, conocido como IMC.

En la Fig. 7 se muestra un corte transversal de un semimolde 7 de un molde de inyección 8, con el primer semicuerpo 11 del cuerpo principal 5 obtenido con el método de fabricación de una pala de aerogenerador 4, realizado por inyección de alta presión. Este método comprende dos etapas: en la primera se posiciona el núcleo 1, previamente conformado, en una cavidad 6 de un semimolde 7 de un molde de inyección 8, con ayuda de medios manuales o automáticos; se apoya sustancialmente en una de sus caras para impedir que se deforme, y se sujeta con medios como imanes, garras ó medios similares. Una serie de agujeros 9 del núcleo 1 coinciden con unos agujeros o hundimientos del semimolde 10 donde apoya el núcleo 1; se inyecta el material plástico reforzado con fibras, previamente mezcladas con éste, sobre la cara que no está apoyada y se obtiene un primer semicuerpo 11 del cuerpo principal 5 unido al núcleo 1. En la inyección el material plástico discurre entre las caras del núcleo 1 fluyendo a través de los agujeros 9, y rellenando los agujeros ó hundimientos del semimolde superior 10, uniendo de forma mecánica el primer semicuerpo 11 y el núcleo 1 al incrementar la presión entre ellas.
En la segunda etapa se inyecta material plástico reforzado con fibras sobre la cara libre del conjunto formado por el semicuerpo 11 y el núcleo 1, obteniéndose un segundo semicuerpo 12 del cuerpo principal 5 unido al conjunto anterior, y consiguiendo así una pala de aerogenerador 4 completa. La unión entre el semicuerpo 12 y el conjunto formado por el semicuerpo 11 y el núcleo 1 se produce al sobreinyectar el material plástico reforzado en esta segunda etapa sobre el material plástico inyectado en la primera etapa, consiguiendo la soldadura de ambas.
En la Fig. 8 se muestra un molde de inyección 8 de dos cavidades, utilizado para realizar el proceso de inyección de alta presión en dos etapas, según el método de fabricación de una pala de aerogenerador 4 en una realización preferente. La primera etapa del método se realiza en la primera cavidad 6, y la segunda etapa en la segunda cavidad 13, para lo cual previamente se extrae el conjunto formado por el primer semicuerpo 11 y el núcleo 1 de la primera cavidad 6, con ayuda de medios manuales o automáticos, se dá la vuelta y se posiciona en la cavidad 13, obteniendo la pala de aerogenerador 4 completa en una inyección. Para ello en la primera inyección del proceso de fabricación se obtiene únicamente un conjunto formado por el primer semicuerpo 11 y el núcleo 1, pero a partir de la segunda inyección y en cada inyección sucesiva se sitúa un núcleo 1 en la primera cavidad 6 y un conjunto de semicuerpo 11 y núcleo 1 en la segunda cavidad 13; se cierra el molde de inyección 8 y con una inyección se obtiene un conjunto de semicuerpo 11 y núcleo 1 de la primera cavidad 6 y una pala de aerogenerador 4 completa de la segunda cavidad 13.

En la Fig. 9 se muestra un molde de inyección 8 de una cavidad, utilizado para realizar el proceso de inyección de alta presión en dos etapas, según el método de fabricación de una pala de aerogenerador 4 en otra realización. Las dos etapas del método se realizan en la misma cavidad 6, y para ello en la primera inyección del proceso el núcleo 1 se apoya sustancialmente en una de sus caras, para impedir que se deforme, sobre unos medios móviles 14 situados en el semimolde 10. Se inyecta el material plástico reforzado con fibras sobre la cara libre y se obtiene un primer semicuerpo 11 del cuerpo principal 5 unido al núcleo 1; en la segunda etapa se retiran los medios móviles 14 y se inyecta material plástico reforzado con fibras sobre la cara libre del conjunto formado por el semicuerpo 11 y el núcleo 1 obteniéndose un segundo semicuerpo 12 del cuerpo principal 5 unido al conjunto anterior, y consiguiendo así una pala de aerogenerador 4 completa. En esta realización se obtiene una pala completa 4 en una doble inyección.
En ambas realizaciones es necesario un tiempo de refrigeración dentro del molde 8 para que se enfríe el material plástico, pues es inyectado a alta temperatura. Este tiempo de refrigeración viene determinado por el espesor de la pieza entre otros parámetros.
El método de fabricación de la pala de aerogenerador 4 partiendo de un núcleo 1 tiene unas fases finales alternativas como son un rebabado de la pieza, requerido hasta afinar el proceso de moldeo, y un pintado de la pieza en función de los requisitos de los clientes.
Se obtiene con este método una pala de aerogenerador 4 que tiene un núcleo 1 envuelto por un cuerpo principal 5 de material plástico reforzado con fibras, formando una pieza maciza con una gran rigidez estructural. La unión entre el núcleo 1 y el material plástico reforzado con fibras es una unión mecánica, como se ha explicado más arriba, sin necesidad de realizar soldaduras ó pegados. Asimismo el material plástico que se inyecta en la segunda etapa se suelda debido a la alta temperatura y presión sobre el material plástico inyectado en la primera etapa, obteniendo una pieza maciza de plástico reforzado de gran calidad que evita la realización de controles visuales adicionales.

De esta forma se obtiene una pala de aerogenerador 4 con menores costes de fabricación, debido por un lado al menor coste de los materiales utilizados en el método descrito, ya sea el plástico reforzado como la chapa de acero, y por otro a los menores tiempos del proceso de fabricación, bien un proceso de moldeo del plástico reforzado, bien una estampación de chapa.

Claims (13)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Pala de aerogenerador que comprende un cuerpo principal (5) que aloja en su interior un núcleo (1) al que está fijado dicho cuerpo principal (5), caracterizada porque el núcleo (1) comprende un alma (2) de metal u otro material de características análogas, y el cuerpo principal (5) es una pieza de plástico reforzado moldeada sobre dicho alma (2).
  2. 2.-Pala de aerogenerador según la reivindicación 1, en donde el cuerpo principal (5) es moldeado por inyección, preferentemente de alta presión. 3.-Pala de aerogenerador según las reivindicaciones 1 ó 2, en donde el alma
    (2) es una pieza en forma de plancha delgada que comprende una pluralidad de orificios (9), estando dichos orificios rellenados por el cuerpo principal (5).
  3. 4.-Pala de aerogenerador según la reivindicación 3, en donde el cuerpo principal (5) está formado por un primer semicuerpo (11) moldeado sobre una de las caras del alma (2) y un segundo semicuerpo (12) moldeado sobre la otra cara de dicho alma (2).
  4. 5.-Pala de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el alma (2) es una chapa de acero estampada.
  5. 6.-Pala de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde el alma (2) es una pieza de material plástico, preferentemente termoestable o termoplástico, reforzado con fibras.
  6. 7.-Pala de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el núcleo (1) comprende un soporte (3) de metal u otro material de características análogas unido al alma (2), estando el cuerpo principal (5) moldeado parcialmente sobre dicho soporte (3).
  7. 8.-Pala de aerogenerador según la reivindicación 7, en donde el soporte (3) está unido al alma (2) por soldado, atornillado o engatillado. 9.-Pala de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo principal (5) es una pieza de polipropileno reforzado.
  8. 10.-Pala de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo principal (5) está reforzado con fibras de vidrio, fibras naturales, nano-tubos de carbono, o nano-refuerzos de otros materiales.
  9. 11.-Método de fabricación de una pala de aerogenerador (4) que comprende un cuerpo principal (5) que aloja en su interior un núcleo (1) al que está fijado dicho cuerpo principal (5), comprendiendo el núcleo (1) un alma (2) de metal u otro material de características análogas, y siendo el cuerpo principal (5) una pieza de plástico reforzado, caracterizado porque comprende
    una primera etapa en la que se coloca el núcleo (1), previamente conformado, en una cavidad (6) de un molde (8), se apoya sustancialmente en una de sus caras y se moldea el plástico reforzado sobre la cara libre obteniéndose un primer semicuerpo (11) del cuerpo principal (5), y
    una segunda etapa en donde el conjunto formado por el núcleo (1) Y el primer semicuerpo (11) se aloja en una cavidad (6,13) de un molde (8) y se moldea el plástico reforzado sobre la otra cara del núcleo (1), obteniéndose un segundo semicuerpo (12) del cuerpo principal (5) y configurándose así dicho cuerpo principal (5).
  10. 12.-Método según la reivindicación 11, en donde el alma (2) comprende una pluralidad de orificios (9), y en la primera etapa se hace fluir el plástico a través de dichos orificios (9).
  11. 13.-Método según las reivindicaciones 11 ó 12, en donde el molde (8) es de dos cavidades (6,13), utilizándose una cavidad (6) para la primera etapa y la otra cavidad (13) para la segunda etapa, de tal manera que se configuran simultáneamente el primer semicuerpo (11) de una primera pala (4) y el segundo semicuerpo de una segunda pala (4).
  12. 14.-Método según las reivindicaciones 11 ó 12, en donde el molde (8) es de una cavidad (6), utilizándose dicha cavidad (6) para las dos etapas, colocándose el núcleo (1) sobre unos medios móviles (13) en la primera etapa y retirándose dichos medios móviles (13) para la segunda etapa.
  13. 15.-Método según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, en donde el proceso de moldeo es por inyección, preferentemente de alta presión.
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