ES2442066B1

ES2442066B1 - Método de limpieza de palas de aerogenerador

Info

Publication number: ES2442066B1
Application number: ES201201142A
Authority: ES
Inventors: Praveen K.R. PASUPULETI; Roberto HURTADO BARBA
Original assignee: Gamesa Innovation and Technology SL
Current assignee: Siemens Gamesa Renewable Energy Innovation and Technology SL
Priority date: 2011-11-30
Filing date: 2012-11-16
Publication date: 2014-12-05
Anticipated expiration: 2032-11-16
Also published as: US8806746B2; ES2442066R1; US20130133199A1; ES2442066A2

Abstract

Un rápido y efectivo método de limpieza y reparación de los huecos de la concha viga de una pala de un aerogenerador que comprende los pasos de detectar los huecos, levantar la pala dejándola inclinada, taladrar agujeros en la parte superior e inferior del hueco, inyectar solución limpiadora en el interior del hueco, y permitir que la solución limpiadora drene fuera del hueco y hacia la punta. El hueco se inspecciona con un espectroscopio FTIR en busca de aceite. Si aún se detecta aceite se realizan unos pasos de limpieza adicionales que comprenden la inyección de una segunda solución de limpieza en al menos dos agujeros del hueco seguido de un periodo de espera, un lavado de los agujeros con presión y un llenado con aire comprimido. La pala se inspecciona buscando aceite y vaho, y una vez limpia, se le aplica al hueco un adhesivo a través de los agujeros.

Description

DESCRIPCIÓN

Método de limpieza de palas de aerogenerador.

Campo de la invención 5

La presente invención está relacionada con un método de limpieza de las palas de aerogeneradores y particularmente con un método para limpiar y reparar los huecos de adhesivo en la concha-viga de las palas de los aerogeneradores.

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Antecedentes de la invención

Un hueco es una región entre la concha y la viga donde el adhesivo apropiado está ausente. Este área frecuentemente llega a ser contaminada con aceite que puede dañar la integridad de la pala y llevar a un menor rendimiento. Los huecos internos deben ser reparados aplicando un adhesivo apropiado. Sin embargo, el aceite y el 15 vaho en los huecos internos pueden disminuir la estabilidad de la unión adhesiva y reducir la fortaleza de la pala.

Se conocen varios procedimientos de limpieza de aceite desarrollados para limpiar huecos internos de una pala de aerogenerador. Los procedimientos para limpiar con efectividad los huecos tienen probadas dificultades porque este área es muy difícil de acceder de cara a limpiar la región y es difícil detectar si el aceite ha sido eliminado. 20

Objeto de la invención

Por lo tanto, la presente invención proporciona un método efectivo y eficiente para limpiar y reparar los huecos de adhesivo en la concha-viga en una pala de aerogenerador. 25

La presente invención también proporciona un método de limpieza y reparación de los huecos de adhesivo en la concha-viga que permite que sea fácilmente detectable la presencia de aceite.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método de limpieza y reparación de los huecos de 30 adhesivo en la concha-viga de la pala de un aerogenerador. El método comprende varias etapas específicas incluyendo una etapa preparatoria, una pluralidad de etapas de detección, al menos una etapa de limpieza, una etapa de post-inspección, y una etapa de reparación. El método es relativamente rápido y altamente efectivo en limpiar y reparar huecos. Notablemente, el método está adaptado para detectar la presencia de aceite en los huecos de una forma precisa y eficiente. 35

Se utilizan instrumentos termográficos en las palas de cara a detectar los huecos de adhesivo en la concha-viga. La pala se posiciona en una pendiente desde la raíz a la punta de forma que permite que una solución de limpieza fluya a través de los orificios de drenaje de la punta. Se realizan orificios apropiados en la parte superior e inferior del hueco para recibir y liberar la solución de limpieza. La solución de limpieza es inyectada en los agujeros del hueco. 40 La solución de limpieza es entonces drenada y el hueco se inspecciona en busca de aceite.

Después del paso inicial de limpieza, si se detecta aceite mediante FTIR en la superficie interna del hueco en una cantidad que es mayor que un aceptable nivel predeterminado, se llevan a cabo más etapas de limpieza. Las etapas de limpieza adicionales comprenden preparación y administración de la solución de limpieza en al menos dos 45 agujeros del hueco, seguido de un periodo de descanso. Se coloca entonces en cada uno de los agujeros una limpiadora a presión de cara a enjuagar la solución de limpieza del hueco. El vaho es entonces eliminado del hueco, por ejemplo usando una pistola de aire en cada agujero.

Una vez las etapas de limpieza y secado se han completado, la pala es inspeccionada para aceite y vaho usando un 50 espectroscopio de transformada de Fourier manual (FTIR) y, dependiendo de los resultados, los procedimientos de limpieza y/o secado pueden repetirse tantas veces como sea necesario. Después de confirmarse que los huecos están libres de aceite y vaho, los huecos son reparados mediante la inyección de adhesivo en los agujeros realizados para el proceso de limpieza.

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Breve descripción de las figuras

Las características y ventajas anteriores de la presente invención serán obvias de la siguiente descripción de ejemplos de realizaciones de la invención, tomada en conjunto con las siguientes figuras, donde;

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La Figura 1 muestra una imagen termográfica de un hueco en una pala de aerogenerador.

La figura 2 muestra un dibujo de un hueco y los agujeros propuestos en el mismo.

La figura 3 muestra un dibujo de un vacío de gran dimensión con un conjunto de cuatro agujeros taladrados en el mismo.

La figura 4a muestra un hueco obstruido en todos sus limites por fluido limpiador estancado.

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La figura 4b muestra el hueco obstruido después de que un agujero es taladrado en la parte más inferior para liberar el fluido limpiador.

La figura 5 muestra los resultados de un espectrómetro para un muestreo tomado de un hueco.

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La figura 6 muestra los resultados de un espectrómetro para un segundo muestreo tomado de un hueco.

La figura 7 proporciona un diagrama de flujo del método de acuerdo con un ejemplo de realización de la presente invención.

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La figura 8 muestra una ilustración de huecos en una pala de acuerdo con un ejemplo de realización de la presente invención.

La invención será descrita a continuación en conexión con algunos ejemplos de realizaciones; sin embargo, debe ser obvio para aquellos expertos en la materia que variaciones, modificaciones, adiciones y substracciones pueden 20 realizarse sin alejarse del alcance o espíritu de las reivindicaciones.

Descripción detallada de la invención

La presente invención está particularmente dirigida a un método mejorado para la limpieza de aceite de la pala de un 25 aerogenerador, y más particularmente a la limpieza y reparación de los huecos de adhesivo en la concha-viga de la pala. Se muestra en la figura 7 un diagrama de flujo del método 700 de acuerdo con un ejemplo de la presente invención. Por supuesto, la figura 7 es únicamente un ejemplo, y la presente invención no está limitada por las etapas o por el orden de las etapas mostradas en la figura 7.

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La primera etapa del método 700 es colocar la pala del aerogenerador en una posición inclinada (paso 702) . La pala del aerogenerador está preferentemente inclinada a un nivel en el que la raíz está en el rango de 0,5 - 1,5 metros del suelo y la punta está en la parte más baja. La pala puede ser inclinarse mediante, por ejemplo, la colocación de bloques de madera en la sección de la raíz o mediante otros medios para inclinar la pala u otros objetos conocidos en el estado de la técnica. 35

El siguiente paso es inspeccionar la pala en busca de huecos de adhesivo en la concha-viga de la pala (paso 704). La detección de huecos de adhesivo en la concha-viga de la pala se lleva a cabo preferentemente mediante termografía. Las regiones de huecos son detectadas en ambos lados de presión y de succión de la pala. Como ejemplo, la figura 1 muestra una imagen termográfica de un hueco en una pala de aerogenerador. Alternativamente, 40 la termografía puede llevarse a cabo antes de inclinar la pala del aerogenerador. Una vez los huecos de adhesivo en la concha-viga de la pala han sido detectados, se hacen orificios en los límites superior e inferior de los huecos (paso 706). Los orificios pueden hacerse mediante taladrado o mediante cualquier otro medio adecuado del estado de la técnica. Se forman preferentemente dos orificios, pero los huecos de grandes dimensiones pueden requerir cuatro o más agujeros para limpiar y reparar adecuadamente los huecos. Los orificios se encuentran en el rango de 45 4 - 8 mm de diámetro y preferentemente de 6 mm. Cada orificio está preferentemente a una distancia no mayor de 15 cm respecto de al menos otro orificio y la distancia entre cualquier orificio y el límite es preferentemente no mayor de 7 cm. Por ejemplo, en la figura 1, la distancia 2 entre el primer orificio 4 y el límite 6 es menor de 7 cm. Además, la distancia 7 entre el segundo orificio 8 y el tercer orificio 9 es menor de 15 cm. Por supuesto, esto son solo ejemplos, y la presente invención no está limitada a los mismos. 50

La figura 2 muestra un dibujo de un hueco con un conjunto de los orificios 10, 11 formados en el mismo. La distancia 12 entre el segundo orificio 11 y el límite izquierdo 13 es menor de 7 cm. De forma similar, la distancia 15 entre el segundo orificio 11 y el límite superior 16 es menor de 7 cm. Además, la distancia 14 entre el primer orificio 10 y el segundo orificio 11 es menor de 15 cm. 55

La figura 3 muestra un dibujo de un hueco de grandes dimensiones con un conjunto de cuatro orificios 17, 18, 19, 20 formados en el mismo. Cada orificio está distanciado 15 cm respecto de al menos otro orificio como se indica por las distancias 21a, 21b, 21c y la distancia entre los orificios es preferentemente menor de 7 cm.

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El siguiente pasos del método (paso 708) es inyectar solución de limpieza en los orificios de los huecos de la pala de aerogenerador inclinada en la región de la raíz. La inyección de la solución de limpieza directamente en los orificios de los huecos permite una limpieza suficiente de los huecos en todas las áreas de la pala incluyendo los medios-

huecos que no están cerca del borde de salida o entrada, y huecos que están cerca o en el borde de entrada o salida de la pala. La pala es inyectada usando, por ejemplo jeringuillas llenas de solución de limpieza. En una realización preferente, las jeringuillas son de 70 ml de volumen y tienen una apertura de diámetro de aproximadamente 6 mm. Sin embargo, las jeringuillas pueden ser de otros volúmenes y diámetros según necesidad. La solución de limpieza puede ser cualquier solución apropiada conocida en el estado de la técnica. 5

Es de destacar que la presente invención permite el uso de presión regular para aplicar la solución de limpieza. Esto puede conducir a un proceso de limpieza más efectivo, en oposición a usar otros medios en los que puede ser imposible garantizar una presión regular en todos los diferentes orificios de trabajo.

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Los orificios en la punta de la pala sirven como orificios de drenaje de la solución de limpieza. La inclinación de la pala del aerogenerador es suficiente para permitir el drenaje de la solución de limpieza a través de los orificios de drenaje ubicados en la punta de la pala. La solución de limpieza se recoge en todos los orificios de drenaje mediante un bidón o cualquier otro contenedor apropiado.

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Cuando la solución es inyectada, si el usuario observa que un bajo volumen de solución de limpieza fluye por los orificios de drenaje, esto es indicativo de que alguna obstrucción está evitando que la solución de limpieza llegue a los orificios de drenaje. Si se detecta una obstrucción en el orificio de drenaje, el siguiente paso del método (paso 710) es formar al menos un orificio en el bode de salida en la región donde la viga termina para drenar la solución.

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Si el hueco se obstruye en cualquier caso, entonces un orificio adicional pude formarse en el punto más inferior de la unión (paso 712) para liberar el fluido de limpieza. Si el hueco es un hueco en mitad de la viga 32 (ver figura 8), la solución puede no caer en la concha, y la formación de un orificio adicional en el punto más inferior permite que la solución estancada 34 salga de la cubierta y a la atmósfera (espacio abierto). Un cubo de bandeja o una lámina de recogida pueden por lo tanto situarse bajo el área de trabajo. Si el hueco está en el borde de salida o entrada (ver, 25 por ejemplo, el hueco 36 que se abre hacia el borde de salida en la figura 8), la formación de un orificio adicional puede causar que el fluido de limpieza se vierta sobre la concha. En este caso, si el orificio está abierto, la solución entra en la concha tras la inyección (en 38), pero si el orificio está cerrado, el orificio adicional causa en el borde un estancamiento de la solución que puede caer dentro de la concha. El fluido de limpieza se moverá entonces gradualmente hacia la punta y será recogido. Por ejemplo, en la figura 4a, se muestra un hueco 22 obstruido a todo 30 término inyectado con fluido de limpieza 24. El fluido de limpieza 24 permanece estancado. En la figura 4b, un orificio 26 es formado en el punto mas bajo de la unión que permite que la solución de limpieza sea liberado.

Una vez la solución de limpieza es drenada, el siguiente paso del método (paso 714) es inspeccionar el hueco para aceite, preferentemente mediante el uso de un espectroscopio manual FTIR. Dado que los espectrómetros 35 manuales son de método pasivo de tacto-muestra, la detección de aceite es preferentemente llevada a cabo mediante la obtención de un muestreo de la superficie interna de la región de hueco. En una realización preferente, un tampón con una punta absorbente es insertado en el hueco desde al menos un orificio en la parte superior del hueco y un orificio en la parte inferior del hueco. El usuario obtiene la muestra frotando el tampón enérgicamente contra las superficies internas del hueco. El tampón es entonces retirado de los orificios y se detecta la existencia de 40 aceite en el material absorbente del tampón usando el espectroscopio manual. La figura 5 muestra los resultados de un espectrómetro en una muestra tomada de un hueco. La región 28 entre 3000 y 2750 I/cm es típica de la elasticidad C - H en aceites y es un indicador muy fiable de la presencia de aceite.

Un método alternativo de detección de aceite mediante espectroscopio manual es usar un método de extracción de 45 disolvente. Aunque la extracción de disolvente puede producir unos resultados muy exactos, este método no es tan preferible porque los disolventes usados en estos procesos como Hexane o Acetonitrile pueden dañar las superficies de composite del aerogenerador. En otra realización alternativa, la presencia de aceite puede ser detectada mediante inspección visual del tampón que ha sido frotado contra la superficie interna del hueco.

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Si el aceite es detectado en la superficie interna del hueco en una cantidad que es mayor que una cantidad predeterminada aceptable de aceite, se llevan a cabo más series de etapas de limpieza (etapa 716). El primer paso es preparar la solución de limpieza. En una realización preferente, la solución de limpieza comprende solución Simple Green® que tiene ingredientes activos incluyendo 2-butoxyethanol, mezcla de alcohol ethoxylado, tetrapotassium pyrophosphate, y sodium citrate. La solución Simple Green® es diluida con agua en una proporción 55 1:1, pero puede diluirse en otras proporciones incluyendo pero no limitado a, 1:2, 1:3 y 1:4. Aunque se describe el uso particular de Simple Green®, cualquier otra solución de limpieza adecuada puede usarse.

La solución de limpieza entonces se inyecta en al menos dos orificios del hueco. En una realización preferente, la solución de limpieza se inyecta mediante una jeringa de 70 ml. Después de inyectar el hueco, se da un periodo de 60 descanso de aproximadamente 15 minutos para permitir que la solución de limpieza limpie el hueco. Cuando el periodo de descanso ha acabado, ser introduce una limpiadora a presión en cada uno de los orificios para aclarar la solución de limpieza del hueco. En una realización, la punta de la jeringa usada para inyectar la solución de limpieza

es asegurada al final de la limpiadora a presión para garantizar un ajuste correcto a los orificios del hueco. La limpiadora a presión emplea 2000 psi. de presión con un rango de flujo de 25 gpm. El agua presurizada es preferiblemente inyectada mediante la limpiadora en cada orificio en un total de 3 segundos por orificio. La inyección de solución de limpieza y aclarado con una limpiadora a presión puede repetirse en los otros orificios del hueco.

5

El siguiente paso del método (paso 718) implica quitar todo el vaho de la región del hueco de forma que el hueco está en una condición suficiente como para ser reparado con un adhesivo. En una realización preferente, la región del hueco es secada usando una pistola de aire portátil en cada orificio para inyectar aire comprimido desde la parte superior hasta la inferior del hueco. El aire comprimido es preferentemente aplicado durante aproximadamente 5 minutos en cada orificio. 10

Una vez la etapas de limpieza y secado se han completado, el siguiente paso (etapa 720) es inspeccionar el hueco para aceite y vaho usando un espectroscopio manual de acuerdo con los procedimientos previamente descritos. Como ejemplo, la figura 6 muestra los resultados del espectrómetro después de limpiar donde el bajo nivel de componentes en la región de la banda C - H, 30 entre 3000 y 2750 l/cm indica una muy baja presencia de aceite. Si 15 todavía se detecta aceite en el hueco entonces el siguiente paso es repetir el procedimiento de limpieza y secado. Si solo se detecta vaho en el hueco entonces se lleva a cabo un mayor secado del hueco mediante inyección de aire comprimido.

Después de confirmar que los huecos están libres de aceite y vaho a través del espectroscopio manual, los huecos 20 son reparados (paso 722), por ejemplo mediante inyección de adhesivo de poliuretano de curado rápido en los agujeros realizados para el proceso de limpieza. El adhesivo se aplica preferiblemente comenzando en los huecos de la raíz y terminando en los huecos de la punta. Es preferible que el encolado se realice antes de transcurridas 4 horas desde la realización del proceso de limpieza y secado. 25

Por consiguiente, en la presente invención:

• Se utiliza un método donde una solución de limpieza se inyecta directamente dentro del hueco manteniendo una constante y adecuada presión en todo el hueco para eliminar el aceite.

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• La solución que se estanca en el hueco (huecos medianos, huecos sin abrir ni terminar) se retira por medio de presión, por ejemplo mediante una pistola de aire. La solución inyectada se drena a través del mismo hueco perforado debido a la presión. Se colocan bandejas de recogida debajo de los huecos.

• Para huecos que sí están abiertos en el borde de entrada o salida, la solución cae dentro de la concha y 35 entonces se junta en la punta.

El procedimiento descrito arriba es rápido y altamente efectivo para limpiar y reparar huecos en una pala de un aerogenerador o estructura similar. Por ejemplo, el procedimiento para la limpieza de una zona hueca que requiere siete huecos se puede realizar en aproximadamente 85 minutos incluyendo dos rondas de limpieza y secado, pre-40 inspección, y post-inspección.

En una realización, las muestras se preparan primero y luego se limpian para analizar adicionalmente la eficacia del proceso en las palas a limpiar. Por ejemplo, se puede preparar una muestra que contenga varios paneles que estén unidos y contaminados con aceite. La muestra se limpia de acuerdo con el método y la presencia de aceite es 45 detectada por el FTIR espectroscopio. Test de cizallamiento son entonces realizados en los paneles limpios para medir la fortaleza a cortante de los paneles.

Los resultados del FTIR y del test de cizallamiento en las muestras proporcionan una medida adicional de la eficacia del procedimiento de limpieza. Por ejemplo, las pruebas de cizallamiento indican que los paneles tienen suficiente 50 integridad estructural cuando quedan pequeñas cantidades de aceite después del procedimiento de limpieza. Ya que el espectroscopio FTIR no proporciona una medición cuantitativa exacta de la cantidad de aceite que queda en las palas limpias, los resultados FTIR de las palas limpias pueden compararse con los resultados FTIR de los paneles de muestra y con el correspondiente test de cizallamiento con el fin de confirmar la eficacia del proceso de limpieza y que la pala limpia será suficientemente resistente. 55

Los procesos pueden ajustarse como sea necesario para limpiar y reparar una pala de un aerogenerador. Por ejemplo, el número de veces que se limpian los huecos, la concentración del disolvente de limpieza, y el tiempo de reposo, tiempos de secado, etc. Se pueden también ajustar para conseguir el resultado deseado. El análisis espectroscópico FTIR es particularmente útil para proporcionar información sobre la eficacia y poder ajustar los 60 métodos para conseguir el resultado deseado. Aunque la invención se ha descrito y mostrado con referencia a ciertas realizaciones de la misma, aquellos entendidos en la materia comprenderán que pueden realizarse varios

cambios en la forma y detalles sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para limpiar los huecos adhesivos de la concha-viga de una pala de aerogenerador, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

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- Detectar un hueco utilizando termografía;

- Hacer al menos un agujero en la parte superior del hueco y al menos un agujero en la parte inferior del hueco;

- Inyectar dentro de los agujeros solución limpiadora con una presión regular utilizando por lo menos una 10 jeringuilla;

- Inspeccionar el hueco para ver si quedan restos de aceite después de que la solución limpiadora esté seca; y

secar el hueco por medio de aire comprimido eliminando el vaho del hueco.

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2. Método de limpieza de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además la etapa de realizar una limpieza adicional si se detecta aceite en una superficie interior del hueco en una cantidad mayor que una cantidad predeterminada de aceite.
3. Método de limpieza de la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además los pasos de limpieza 20 inyectando solución limpiadora en al menos dos agujeros del hueco, esperando un tiempo de reposo predeterminado, y utilizando un limpiador a presión para enjuagar la solución limpiadora del hueco.
4. Método de limpieza de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de colocar la pala del aerogenerador en una posición inclinada, donde la solución limpiadora se inyecta en los agujeros en el hueco de 25 la raíz de la pala inclinada del aerogenerador.
5. Método de limpieza de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además el paso de formar al menos un agujero en el borde de salida de la pala donde termina la viga para secar la solución limpiadora, previniendo que la solución limpiadora llegue al agujero si se detecta una obstrucción. 30
6. Método de limpieza de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende el paso de formar un agujero adicional en el punto más bajo del hueco de la unión adhesiva, si dicho hueco continúa obstruido.
7. Método de limpieza de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende el paso de reparar el hueco 35 inyectando adhesivo dentro del agujero, después de que se haya confirmado que el hueco está libre de aceite y vaho.
8. Método de limpieza de la reivindicación 1, caracterizado porque comprende la repetición de los pasos de inyectar, inspeccionar y secar el hueco si aún se detecta aceite, y repetir solamente el paso del secado si en el 40 hueco aún se detecta vaho.
9. Método de limpieza de la reivindicación 1, caracterizado porque el paso de inspeccionar el hueco en busca de aceite se efectúa con al menos un espectroscopio manual FTIR, un método de extracción fiable y una inspección visual de un tampón que ha sido colocado contra la pared interna del hueco. 45
10. Método de limpieza según la reivindicación 4, donde la pala se dispone de forma inclinada desde la raíz hacia la punta de forma que la raíz esta elevada un rango de 0,5 - 1,5 metros del suelo.
11. Método de limpieza según la reivindicación 1, donde los agujeros son de aproximadamente 6 mm de diámetro, 50 no están a una distancia mayor de 15 cm de otros orificios, el límite es preferentemente una distancia no mayor de 7 cm. la jeringuilla tiene 70 ml de volumen y un diámetro de apertura de 5 - 7mm la inspección del aceite en el interior del hueco se realiza con una espectroscopía manual FTIR y el vaho se elimina del hueco aplicando aire comprimido mediante una pistola de aire.

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12. Método de limpieza según la reivindicación 7, que también comprende el paso de reparar el hueco inyectando un poliuretano adhesivo de rápido curado dentro de los agujeros de la pala no más tarde de 4 horas desde que se ha completado el proceso de limpieza y secado del hueco.

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