ES2425026B1 - Método de fabricación de un componente de una pala partida de un aerogenerador - Google Patents

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Abstract

Método de fabricación de un componente de una pala partida de un aerogenerador. La invención proporciona un método de fabricación de un componente de una pala partida de una aerogenerador (tal como una concha interior o una viga interior) que tiene elementos de unión con su componente complementario (es decir, una concha exterior o una viga exterior). El método comprende las siguientes etapas: a) fabricar un laminado de unión de un material compuesto con los elementos de unión embebidos en él, estando configurado dicho laminado para convertirse en una parte del componente, b) fabricar el componente utilizando como una preforma dicho laminado de unión. La invención también se refiere a una pala partida que comprende componentes fabricados con dicho método de fabricación.

Description

MÉTODO DE FABRICACIÓN DE UN COMPONENTE DE UNA PALA
PARTIDA DE UN AEROGENERADOR
CAMPO DE LA INVENCIÓN
5
La presente invención se refiere en general a palas partidas de
aerogeneradores y, más en particular, a un método de fabricación de un
componente de una pala partida de un aerogenerador que tiene elementos de
unión con otro componente de la pala.
10
ANTECEDENTES
Los aerogeneradores incluyen un rotor que soporta varias palas que se
extienden radialmente para capturar la energía cinética del viento y causan un
15
movimiento rotatorio de un tren de potencia acoplado a un generador eléctrico
para producir energía eléctrica.
La cantidad de energía producida por los aerogeneradores depende de la
superficie de barrido del rotor de palas que recibe la acción del viento y,
consecuentemente, el incremento de la longitud de las palas implica
2 o
normalmente un incremento de la producción de energía del aerogenerador.
Sin embargo, el tamaño de las palas está limitado actualmente en cierta
medida por condicionamientos infraestructurales y de transporte.
Para resolver en particular los problemas planteados por palas de gran
longitud la técnica anterior describe la división de la pala en dos o más
2 5
secciones longitudinales provistas con medios de unión, de manera que cada
sección pueda ser fabricada individualmente y todas las secciones puedan ser
ensambladas en el lugar de instalación del aerogenerador.
WO 2005/100781, WO 2006/103307, EP 2 138 715 y EP 2 138 716 a
nombre del solicitante, divulgan diferentes elementos de unión de palas partidas
3o
de aerogeneradores.
En un método típico de fabricación de aquellos componentes de los
módulos longitudinales de una pala partida de un aerogenerador que tienen
elementos de unión con otros componentes, estos elementos de unión se
incorporan a los componentes durante su fabricación.
Un inconveniente de este método es la complejidad de la fabricación de
los componentes de una pala partida de un aerogenerador que tiene elementos
5
de unión con otros componentes.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Es un objeto de la presente invención, un método simplificado de
1o
fabricación de un componente de una pala partida de un aerogenerador (tal
como una concha interior o una viga interior) que tiene elementos de unión con
su componente complementario (es decir, una concha exterior o una viga
exterior).
Es otro objeto de la presente invención, un método de fabricación de un
15
componente de una pala partida de un aerogenerador (tal como una concha
interior o una viga interior) que tiene elementos de unión con su componente
complementario (es decir, una concha exterior o una viga exterior) que mejora la
integración de dichos elementos de unión.
Esos y otros objetos se consiguen con un método de fabricación que
2 o
comprende las siguientes etapas:
a) fabricar un laminado de unión de un material compuesto con los
elementos de unión embebidos en él, estando configurado dicho laminado de
unión para convertirse en una parte del componente;
b) fabricar el componente utilizando dicho laminado de unión como una
2 5
preforma.
Ventajosamente, se fabrica el laminado de unión en un estado curado
para facilitar su transporte a las plantas donde se fabrican las palas partidas.
En una realización, el componente de la pala partida se fabrica en un
molde bivalente, es decir, un molde adaptable para fabricar un componente de
3o
una pala unitaria y componentes de una pala partida.
En otra realización, el componente de la pala partida se fabrica en un
molde específico para él.
El método incluye la fabricación de conchas interiores y exteriores con
laminados de unión configurados para convertirse en una sección longitudinal
central de la concha comprendida entre el 30-70% de la cuerda en sus
extremos vecinos y extendida en al menos un 20% de su longitud.
5
El método incluye la fabricación de vigas interiores y exteriores con
laminados de unión configurados para convertirse en la cabeza de la viga en al
menos un 20% de su longitud.
Otras características deseables y ventajas del método de fabricación de
un componente de una pala partida de un aerogenerador con otro componente
1o
de la pala partida según la invención se harán evidentes a partir de la
descripción subsiguiente detallada de la invención y de las reivindicaciones
adjuntas, en relación con los dibujos adjuntos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
15
La Figura 1 a es una vista esquemática en perspectiva de un laminado de
unión para un componente de una pala partida según la presente invención.
Las Figuras 2a y 2b son vistas esquemáticas en planta de las conchas
interior y exterior de una pala partida de un aerogenerador fabricadas utilizando
2 o
laminados de unión según esta invención.
Las Figuras 3a y 3b son vistas esquemáticas en sección transversal de
una concha de una pala partida de un aerogenerador fabricada utilizando un
laminado de unión según esta invención.
Las Figuras 4a y 4b son vistas esquemáticas en planta de las vigas
2 5
interior y exterior de una pala partida de una aerogenerador fabricadas
utilizando laminados de unión de acuerdo con esta invención.
Las Figuras 5a y 5b son vistas esquemáticas en sección transversal de
una viga de una pala partida de una aerogenerador fabricada utilizando un
laminado de unión de acuerdo con esta invención.
3 o
La Figura 6 es una vista esquemática en perspectiva de un molde para la
fabricación de una concha de una pala partida de un aerogenerador con los
laminados de unión de sus dos componentes colocados en su posición.
Las Figuras ?a y 7b son vistas esquemáticas en perspectiva de dos
moldes para la fabricación por separado de las conchas interior y exterior de
una pala partida de un aerogenerador con los laminados de unión colocados en
su posición.
5
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En el método de fabricación de un componente de una pala partida que
tiene elementos de unión con otro componente según la invención, los
1 o
elementos de unión se incorporan en una primera etapa en un laminado de
unión apropiado para ellos y el componente se fabrica en una segunda etapa
utilizando como preforma dicho laminado de unión en un estado curado o
parcialmente curado.
La Figura 1 muestra un ejemplo de un laminado de unión 11 de un
15
material compuesto que incorpora dichos elementos de unión 13.
El laminado de unión 11 es dependiente, por un lado, de las
características de los elementos particulares de unión 13 que se utilizan en la
pala. Por otro lado, se asume que el diseño de un laminado específico para un
determinado conjunto de elementos de unión 13 es siempre posible.
2 o
En referencia a una configuración de pala con conchas estructurales, las
Figuras 2a y 2b muestran una concha interior 21 y una concha exterior 31 que
se fabrican utilizando, respectivamente, como preformas unos laminados de
unión 23, 33 específicos que incorporan los elementos de unión previstos para
ambas conchas 21, 31.
2 5
Los elementos de unión 13 quedan embebidos en unos laminados de
unión 23, 33 de un material compuesto tal como Plástico Reforzado con Fibra
de Carbono ("Carbon Fibre Reinforced Plastic" o CFRP) o Plástico Reforzado
con Fibra de Vidrio ("Giass Fibre Reinforced Plastic" o GCFRP) diseñados
específicamente para lograr, por un lado, una buena integración de los
3o
elementos de unión 13 y para proporcionar preformas adecuados para ser
utilizadas en la fabricación de la concha interior 21 y la concha exterior por otro
lado.
La forma y estructura de la los laminados de unión 23, 33 debe ser
compatible con el espacio que ocuparán en, respectivamente, la concha interior
21 y la concha exterior 31 .
Como se muestra en las Figuras 2a y 2b, estos laminados de unión 23,
5
33 pueden ocupar una sección longitudinal central de las conchas interior y
exterior 21, 31 comprendida entre el 30%-70% de la cuerda en el extremo de
cada concha cercano a la otra concha, siendo sus longitudes respectivas, L 1, L2
al menos un 20% de, respectivamente, la longitud de las conchas interior y
exterior 21, 31. Pueden incluso tener la misma longitud que las conchas 21, 31.
1 o
Como se muestra en las Figuras 3a y 3b, el espesor del laminado de
unión 23 puede ser igual o menor que el espesor de la sección central de la
concha interior 21. Lo mismo es aplicable al laminado de unión 33 con respecto
a la concha exterior 31 .
En referencia a una configuración de la pala con vigas internas, las
15
Figuras 4a y 4b muestran una viga interior 25 y una viga exterior 35 se fabrican
utilizando como preformas, respectivamente, una laminados de unión 27, 37
específicos que incorporan los elementos de unión previstos para ambas vigas
25, 35.
La forma y estructura de la los laminados de unión 27, 37 debe ser
2 o
compatible con el espacio que ocuparán, respectivamente, en la viga interior y
en la viga exterior.
Como se muestra en las Figuras 4a y 4b estos laminados de unión 27, 37
pueden ocupar las cabezas de las vigas interior y exterior 25, 35, siendo sus
respectivas longitudes L3, L4 al menos un 20% de la longitud de las vigas
2 5
interior y exterior 21, 31. Pueden tener incluso la misma longitud que las vigas
25, 35.
Como se muestra en las Figuras 5a y 5b el espesor del laminado de
unión 27 puede ser el mismo o menor que el espesor de la cabeza de la viga
interior 25. Lo mismo es aplicable al laminado 37 con respecto a la viga exterior
30
35.
La fabricación de cualquiera de los componentes mencionados
anteriormente de una pala partida de un aerogenerador con un laminado de
unión fabricado en una etapa anterior se puede hacer usando un molde
adecuado para el componente completo de la pala como se muestra en la
Figura 6 (un molde que también se puede utilizar para la fabricación de un
componente de una pala enteriza) o dos moldes adecuados para ambos
5
componentes de la pala como se muestra en las Figuras ?a y 7b.
En el primer caso, como se ilustra en la Figura 6, los laminados de unión
23, 33 que incorporan los elementos de unión fabricados previamente se
colocan en el molde 50 en sus posiciones correspondientes, separados por una
plantilla de separación 51. Tras ello se completa la fabricación de las conchas
1o
interior y exterior 21, 31 utilizando cualquiera de los métodos conocidos de
fabricación de palas de aerogeneradores. La concha interior 21 y la concha
exterior 31 se pueden fabricar al mismo tiempo.
En el segundo caso, como se ilustra en las Figuras ?a, ?b, los laminados
de unión 23, 33 que incorporan los elementos de unión fabricados previamente
15
se colocan en los moldes 60, 62 en sus posiciones correspondientes
delimitadas por las plantillas 61, 63. Tras ello se completa la fabricación de las
conchas interior y exterior 21, 31 utilizando cualquiera de los métodos conocidos
de fabricación de palas de aerogeneradores.
La principal ventaja de la presente invención es que permite una
2 o
fabricación centralizada de los laminados de unión, lo cual es deseable para
asegurar el máximo nivel de control de calidad para una parte de la pala de una
relevancia estructural especial y una fabricación descentralizada de los
componentes de la pala partida, lo cual es deseable para reducir costes.
Aunque la presente invención ha sido descrita en relación con diversas
2 5
realizaciones, se apreciará a partir de la descripción que se pueden hacer
diversas combinaciones de elementos, variaciones o mejoras en ella, y están
dentro del alcance de la invención.
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