ES2461390A1 - Sistema y método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un sistema y a un método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador, en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala, y en donde dicha viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala. El sistema se caracteriza por el hecho de que comprende un módulo de reparación (100) adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón y transportar un elemento de refuerzo (107) desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada; y por el hecho de que dicho módulo de reparación (100) está adaptado para aplicar el elemento de refuerzo (107) sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.

Description

La presente invención se refiere a un sistema y a un método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador. En particular, el sistema y método de la presente invención permiten reforzar una zona debilitada de la pala del aerogenerador estando la pala montada en el aerogenerador, con lo que se evita el tener que desmontar la pala de su posición de operación y bajarla hasta el nivel del suelo para proceder reforzar la zona debilitada. Además, el sistema y método de la presente invención permiten reforzar una zona debilitada aun estando ésta lejos de la raíz de la pala del aerogenerador y siendo de dimensiones reducidas.
Antecedentes de la invención
El desarrollo de nuevos aerogeneradores de mayor tamaño y potencia ha requerido un aumento de las dimensiones del rotor del aerogenerador, y en consecuencia el aumento de la longitud de las palas del aerogenerador. Dicho aumento de la longitud de la pala hace necesario un aumento de la rigidez de la misma, para lo cual habitualmente se usan materiales laminados basados en fibra de vidrio o carbono.
Típicamente una pala de aerogenerador consta en su interior de un elemento estructural que le da rigidez. El elemento estructural está encerrado entre dos conchas que forman la estructura externa de la pala y le dan una forma aerodinámica.
El elemento estructural suele ser una viga de cajón, es decir, una viga hueca de sección rectangular que se va estrechando progresivamente desde la raíz hasta la punta de la pala. La viga de cajón comprende dos paredes más anchas (caps) diseñadas para ser orientadas perpendicularmente a la dirección del viento y dos paredes más estrechas (webs) a cada lado de los caps.
El proceso de laminación en la fabricación de palas es manual y resulta difícil asegurar la ausencia total de defectos, como por ejemplo la formación de arrugas al aplicar las láminas de material. Estos defectos pueden originar la aparición de zonas más débiles en la viga de cajón de la pala, incapaces de soportar las cargas de diseño establecidas.
Cuando el aerogenerador está en servicio, debido a la gran cantidad de cargas a la que están sometidas las palas, la presencia de zonas debilitadas en la pala hace que sea más probable la aparición de fisuras por fatiga de materiales que, en casos extremos, pueden llegar a fracturar la pala.
El único método conocido en el estado de la técnica para reparar este tipo de defectos en la viga de cajón de la pala consiste en sustituir todo el laminado afectado. Este método es muy agresivo para la pala, pues implica tener que cortar y trepanar una sección de hasta siete metros de longitud de la concha para poder acceder a la zona debilitada de la viga de cajón y repararla, teniendo posteriormente que reconstituir la sección de concha que ha sido eliminada. Debido a la agresividad del método, es necesario realizar las operaciones en lugares con condiciones controladas y por personal técnico cualificado. Todo ello hace que el tiempo de reparación sea largo (típicamente por encima de 300 horas) y resulte económicamente caro.
Además, este método tiene el inconveniente añadido de que no es posible realizar la reparación estando la pala montada en el aerogenerador, haciendo necesario las etapas adicionales de desmontar la pala, bajarla al nivel del suelo y trasladarla a la planta de reparación, lo que encarece aún más todo el proceso.
Los documentos US 2011/167633 y EP 2 273 102 describen métodos para reparar una superficie dañada de la concha de una pala de aerogenerador. Dicha reparación se realiza desde el exterior de la pala.
Es conocido en el estado de la técnica el uso de aparatos para la inspección y limpieza de las palas de un aerogenerador. Por ejemplo, EP 2 275 670 Y DE 10330426 divulgan aparatos que se desplazan por el exterior de la pala, estando por tanto sus funciones ceñidas a la inspección de la concha y siendo incapaces de acceder al interior de la viga de cajón de la pala.
Son también conocidos aparatos adaptados para la inspección del interior de una pala de aerogenerador. En DE 102009022179 se divulga un aparato que se desliza en suspensión por dentro de la pala dispuesta apuntando hacia el suelo, mientras que en la solicitud de patente española nO 201100618 (no publicada en el momento de la presentación de la presente solicitud) se describe un carro de inspección capaz de desplazarse por el interior de la viga de cajón de una pala de aerogenerador. Sin embargo, ninguno de estos documentos divulga o sugiere un aparato adaptado para reparar una superficie de la viga de cajón en la zona debilitada de la pala.
Sería por tanto deseable disponer de un sistema, y de un método, para reforzar una zona debilitada de la pala de un aerogenerador de manera rápida y económica y, en particular, sin la necesidad de tener que desmontar la pala de su posición de servicio.
Descripción de la invención
Con el sistema según la reivindicación 1 y el método según la reivindicación 15 se consigue resolver los inconvenientes anteriormente citados, presentando además otras ventajas que a continuación se describirán.
Un aspecto de la presente invención se refiere a un sistema para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador cuando dicha pala está montada en un aerogenerador, en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala, yen donde dicha viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala. Dicho sistema está caracterizado por el hecho de que el sistema comprende un módulo de reparación adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón y transportar un elemento de refuerzo (como por ejemplo una o varias láminas de refuerzo) desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada, y por el hecho de que dicho módulo de reparación está adaptado para aplicar el elemento de refuerzo sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.
Tal como se ha mencionado, ninguno de los sistemas descritos en los antecedentes permite reforzar la viga de cajón en una zona debilitada de la pala del aerogenerador accediendo desde el interior de la viga de cajón y aplicando el material de refuerzo en una superficie interior de la misma. Con el sistema de la invención es posible reforzar la viga de cajón sin tener que abrir una sección en la concha de la pala, siendo por tanto un proceso no agresivo para la pala. En consecuencia, el sistema de la invención permite reforzar una zona debilitada de la pala de un aerogenerador, y asegurar que ésta soporta cargas mayores que las originalmente establecidas, de manera rápida, económica.
Además, el hecho que el módulo de reparación esté adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón permite llevar a cabo la operación de refuerzo incluso estando la pala del aerogenerador montada en su posición de servicio. Con lo que se evita el tener que desmontarla y trasladarla a una planta de reparación remota. Sin embargo, es evidente, que también es posible realizar la operación de refuerzo de la zona debilitada cuando la pala está desmontada en el suelo.
El módulo de reparación tiene unas dimensiones y capacidad tractora que lo hacen apto para desplazarse por el interior de la viga de cajón, dispuesta substancialmente horizontal respecto al suelo, transportando un elemento de refuerzo hasta la zona debilitada de la pala. En particular, el módulo de reparación comprende medios para transportar un elemento de refuerzo por el interior de la viga de cajón desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada.
Una vez posicionado en la zona debilitada de la pala, el módulo de reparación puede ejercer presión sobre una o más paredes de viga de cajón, siendo por tanto apto para aplicar el elemento de refuerzo (preferentemente hecho de un material adherente o recubierto de una película de adhesivo) sobre dicha superficie interior hasta conseguir que el elemento de refuerzo se adhiera. En particular, el módulo de reparación comprende medios para aplicar el elemento de refuerzo sobre dicha superficie interior.
La superficie interior de la viga de cajón comprende típicamente una porción de la cara interna de una de las paredes de la viga de cajón, preferiblemente un cap de la viga de cajón, aunque en algunas realizaciones dicha superficie interior comprende porciones de dos o más caras internas de las paredes de la viga de cajón.
Ventajosamente, el sistema comprende un conjunto de unidades funcionales intercambiables, en donde el módulo de reparación comprende una unidad tractora provista de medios de acoplamiento para acoplarse solidariamente a una unidad funcional intercambiable seleccionada de dicho conjunto. Además, dicha unidad tractora está adaptada para impulsar dicha unidad funcional intercambiable, y dicho conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de expansión adaptada para transportar el elemento de refuerzo y aplicarla sobre dicha superficie interior.
El uso de diferentes unidades funcionales intercambiables permite realizar diferentes tareas sobre la superficie interior a reforzar (como por ejemplo, lavado, lijado o aspiración de residuos del lijado) previo a la aplicación del elemento de refuerzo. Además, el hecho de que las unidades funcionales sean intercambiables evita que el módulo de reparación deba integrarlas todas simultáneamente, con lo que se reduce el peso total que la unidad tractora debe empujar (o arrastrar) durante cada una de las tareas previas a la aplicación del elemento de refuerzo. De no ser así, la unidad tractora requeriría de un motor cuyas dimensiones no permitirían a la unidad tractora desplazarse por el interior de la viga de cajón hasta zonas debilitadas alejadas de la raíz de la pala.
Preferentemente, la unidad de expansión comprende medios de sujeción para sujetar el elemento de refuerzo mientras el módulo de reparación se desplaza hasta la zona debilitada de la pala, y medios de expansión acoplados operativamente a los medios de sujeción para aplicar por presión el elemento de refuerzo sobre dicha superficie interior.
Más preferentemente, la unidad de expansión comprende un elemento separador de modo que los medios de sujeción no están en contacto con las paredes de la viga de cajón mientras el módulo de reparación se desplaza hasta la zona debilitada de la pala.
De este modo se evita que un elemento de refuerzo de material adherente, o recubierta de una película de adhesivo, contacte con las paredes la viga de cajón y se adhiera accidentalmente a ellas.
En algunas realizaciones, la unidad tractora comprende ventajosamente: un cuerpo que comprende un motor, una rueda dentada acoplada a dicho cuerpo y accionada por el motor, dicha rueda dentada adaptada para rodar sobre una primera pared de la viga de cajón, y un brazo articulado que sobresale de dicho cuerpo, dicho brazo articulado adaptado para mantener contacto con una segunda pared de la viga de cajón (diametralmente opuesta a dicha primera pared) mientras el módulo de reparación se desplaza por el interior de la viga de cajón.
La unidad tractora es la encargada de llevar cada unidad funcional intercambiable hasta la zona debilitada y, por ello debe ser capaz de empujar o arrastrar pesos elevados (por ejemplo, el peso de la unidad de expansión cargada con uno o varios elementos de refuerzo puede ser de hasta 100Kg).
La rueda dentada permite asegurar buena tracción sobre la primera pared de la viga de cajón, sobre todo teniendo en cuenta que las paredes interiores de la viga de cajón son lisas y duras, yen las que además es frecuente la presencia de aceite.
Con el brazo articulado se asegura la estabilidad de la unidad tractora pues, al mantener contacto con la segunda pared, evita que la unidad tractora vuelque mientras empuja una unidad funcional intercambiable pesada.
Ventajosamente, el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de limpieza que comprende medios para aplicar por lo menos un producto químico o un detergente sobre dicha superficie interior. Con dicha unidad funcional se puede eliminar suciedad o aceite sobre la superficie interior a reforzar.
Preferentemente, el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de lijado que comprende una amoladora dispuesta sobre un cabezal móvil.
De este modo, es posible eliminar los restos de materiales que hayan quedado en el interior de la viga de cajón durante su fabricación y que pueden interferir con la aplicación del elemento de refuerzo. La unidad de lijado deja la superficie interior a reforzar con una rugosidad adecuada para el adhesivado del elemento de refuerzo.
Más preferentemente, la unidad de lijado comprende primeros medios de actuación para desplazar dicho cabezal móvil según una trayectoria contenida en un plano perpendicular a la superficie interior y que contiene la dirección de desplazamiento del módulo de reparación. Dichos primeros medios de actuación permiten posicionar la amoladora sobre la superficie interior a fin de proceder a su lijado.
Ventajosamente, la unidad de lijado comprende segundos medios de actuación para impartir a dicho cabezal móvil un movimiento oscilante según una trayectoria contenida en un plano paralelo a la superficie interior. El movimiento oscilante de la amoladora permite trabajar de manera uniforme toda la superficie interior a reforzar.
En estos casos, más ventajosamente, la unidad de lijado comprende sensores dispuestos sobre el cabezal móvil para limitar el recorrido de dicho movimiento oscilante cuando se detecta una pared de la viga de cajón. Así, el cabezal móvil cambia el sentido de su movimiento oscilante cuando se detecta un obstáculo.
El conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende preferiblemente una unidad de aspiración que comprende una boca de aspiración, medios para adaptar el tamaño de dicha boca de aspiración a la sección transversal de la viga de cajón, y un elemento separador para asegurar una separación entre la superficie interior y la boca de aspiración.
Dicha unidad de aspiración elimina la suciedad que pueda haber sobre la superficie :nterior a reforzar y el polvo generado durante el lijado de dicha superficie interior, preparándola para la aplicación del elemento de refuerzo. Los medios para adaptar el tamaño de la boca de aspiración a la sección de la viga de cajón conjuntamente con el elemento separador sirven para que la boca de aspiración ofrezca una capacidad de succión uniforme sobre la superficie interior de la viga de cajón con independencia de la posición en donde se encuentre la zona debilitada de la pala del aerogenerador.
Opcionalmente, la unidad de aspiración comprende adicionalmente uno o más cepillos adaptados para barrer la superficie interior de la viga de cajón a reforzar, garantizando su limpieza para el pegado del elemento de refuerzo.
Ventajosamente, el módulo de reparación comprende una cámara de vídeo y un sistema de iluminación. Con la cámara de video es posible visualizar todas las operaciones, asegurando la calidad del proceso de reparación. En caso de ser necesario, la cámara de vídeo permite realizar grabar videos para poder revisar las operaciones posteriormente. Más ventajosamente, dicha cámara de video y dicho sistema de iluminación se encuentran en la unidad de lijado.
Preferentemente, el sistema comprende una unidad de control interconectada con el módulo de reparación, y opcionalmente un soporte adaptado para sujetar dicha unidad de control en el interior de la raíz de la pala.
La unidad de control proporciona alimentación (como por ejemplo, eléctrica, neumática, hidráulica, o de aspiración) al módulo de reparación y controla en todo momento su funcionamiento. La unidad de control comprende preferiblemente un sistema de grabación interconectado con la cámara de video del módulo de reparación para grabar todas las operaciones y mostrarlas posteriormente. El soporte se adapta a la superficie curva del interior de la pala sujetando la unidad de control de forma estable y evitando su vuelco.
Ventajosamente, el sistema comprende un elemento posicionador configurado para anclarse en la viga de cajón cerca de la raíz de la pala y una barra guía dispuesta en la viga de cajÓn entre el módulo de reparación y dicho elemento posicionador, en donde dicha barra guía está constituida por una o más secciones conectadas entre sí y que se acoplan a medida que el módulo de reparación se desplaza por la viga de cajón, y en donde el elemento posicionador impide el desplazamiento transversal de la barra guía dentro de la viga cajón.
A medida que el módulo de reparación se adentra en la viga de cajón, éste experimenta una fuerza de torsión que lo empuja en una dirección transversal a la dirección de avance, hacia una de las paredes de la viga de cajón. El elemento posicionador conjuntamente con la barra guía permiten compensar la fuerza de torsión sobre el módulo de reparación, evitando que se desvíe de su trayectoria.
Además, la barra guía ofrece la ventaja de alojar los cables de conexión del módulo de reparación con la unidad de control, manteniéndolos así recogidos.
La presente invención se refiere también a un método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador, en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala, y en donde dicha de viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala. Dicho método está caracterizado por el hecho de que comprende las etapas de:
-
transportar un elemento de refuerzo por el interior de la viga de cajón desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada, y
-
aplicar el elemento de refuerzo sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.
Ventajosamente, el método puede comprender por lo menos una de las siguientes etapas, pudiéndose dichas etapas realizarse de manera independiente y en cualquier orden:
-
limpiar dicha superficie interior aplicando por lo menos un producto químico o un detergente sobre dicha superficie interior,
-
lijar dicha superficie interior, y
-
eliminar la suciedad o polvo sobre dicha superficie interior mediante aspiración.
Breve descripción de las figuras
Para mejor comprensión de cuanto se ha expuesto se acompañan unas figuras en las que, esquemáticamente y tan sólo a título de ejemplo no limitativo, se representa un caso práctico de realización.
La figura 1 muestra un módulo de reparación del sistema según la presente invención.
La figura 2 muestra un ejemplo de unidad de expansión según la invención.
La figura 3a muestra de manera esquemática un módulo de reparación según la invención que comprende una unidad tractora acoplada a una unidad de expansión posicionada para aplicar un elemento de refuerzo sobre una superficie interior de una viga de cajón.
La figura 3b muestra el módulo de reparación de la figura 3a con los medios de expansión de la unidad de expansión expandidos para aplicar el elemento de refuerzo sobre la superficie interior de la viga de cajón.
La figura 3c muestra el módulo de reparación de la figura 3a con los medios de expansión de la unidad de expansión retraídos tras aplicar el elemento de refuerzo sobre la superficie interior de la viga de cajón.
La figura 4a muestra una vista detallada de una unidad de aspiración.
La figura 4b muestra una unidad tractora conectada a una barra guía.
Las figuras 5a (vista frontal) y 5b (vista en planta) muestran de manera esquemática un ejemplo de módulo de reparación según la invención que comprende una unidad tractora acoplada a una unidad de limpieza.
La figura 6a muestra un ejemplo de módulo de reparación según la invención que comprende una unidad tractora acoplada a una unidad de lijado.
La figura 6b muestra una vista detallada de la unidad de lijado de la figura 6a.
La figura 7 muestra una unidad de control y su soporte según la presente invención.
La figura 8 muestra un elemento posicionador para una barra guía de un sistema según la presente invención.
Descripción de una realización preferida
A continuación, se describe una realización preferida de la invención con referencia a las figuras, una por una:
En la figura 1 se muestra un módulo de reparación 100 de un sistema para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador según la presente invención. El módulo de reparación 100 está adaptado para moverse por el interior de la pala (no ilustrada en la figura), y sus dimensiones reducidas (el módulo de reparación tiene una sección máxima inferior a una hoja de papel de tamaño DIN A4) le permiten desplazarse por el interior de la viga de cajón de la pala desde la raíz hasta zonas muy alejadas (en donde la viga de cajón tiene una sección de aproximadamente 100mm x 300mm).
En particular, el módulo de reparación 100 está adaptado para desplazarse sobre uno de los webs de la viga de cajón y poder aplicar un elemento de refuerzo sobre por lo menos uno de los caps dicha viga de cajón.
El sistema de la presente invención comprende un conjunto de unidades funcionales intercambiables para realizar diferentes tareas sobre una superficie interior de la viga de cajón durante la reparación de la zona debilitada de la pala. Además, el módulo de reparación 100 comprende una unidad tractora 102 provista de medios de acoplamiento (no mostrados en la figura) que se coloca por detrás de una unidad funcional intercambiable y se encarga de llevarla hasta la zona debilitada. En la figura 1, se muestra en particular una unidad de expansión 103 adaptada para transportar un elemento de refuerzo 107 Y aplicarla sobre la superficie interior de la viga de cajón a reforzar. En la figura, la unidad de expansión 103 está colocada delante de la unidad tractora 102.
La unidad tractora 102 comprende un cuerpo 104 que incluye en su interior un motor eléctrico de gran potencia, pues algunas de las unidades funcionales intercambiables pueden exceder en peso los 70 Kg. Por este motivo, dicho motor ocupa prácticamente la totalidad de dicho cuerpo 104. El motor recibe corriente desde una unidad de control del sistema (no ilustrada en la figura), que permite regular la velocidad del motor.
La unidad tractora 102 comprende también una rueda dentada (no ilustrada en la figura) acoplada al cuerpo 104, en particular en la parte inferior de dicho cuerpo 104, Y accionada por el motor, que está adaptada para rodar sobre uno de los webs de la viga cajón (primera pared que actúa a modo de suelo); y un brazo articulado 105 impulsado por un sistema neumático que está adaptado para mantener contacto con el otro web de la viga de cajón (segunda pared opuesta a la primera y que actúa a modo de techo).
El brazo articulado 105 termina con una rueda 106 adaptada para rodar sobre el techo e ir comprimiéndose conforme el módulo de reparación 100 avanza hacia la punta de la pala. De este modo, la unidad tractora 102 queda asegurada de manera estable y se evita que vuelque.
La unidad tractora 102 incluye conexiones neumática, hidráulica, eléctrica y de aspiración para poder alimentar las distintas unidades funcionales intercambiables según el trabajo a realizar.
Tal como se puede apreciar en la figura 2, la unidad de expansión 103 comprende dos costillas 201, 202 para sujetar sendos elementos de refuerzo mientras el módulo de reparación 100 se desplaza por el interior de la viga de cajón. Cada elemento de refuerzo será aplicado sobre cada uno de los dos caps de la viga de cajón, con lo que la unidad de expansión 103 permite reforzar ambos caps simultáneamente.
La unidad de expansión 103 comprende también un cuerpo central 200, que puede estar ventajosamente constituido por varios módulos acoplados mediante bulones y enchufes rápidos, en donde se encuentran unos medios de expansión hidráulicos 203 acoplados operativamente a las costillas 201, 202. Cuando son accionados, dichos medios de expansión 203 proyectan las costillas 201, 202 hacia los caps de la viga de cajón, presionando el elemento de refuerzo 107 sobre los caps hasta conseguir su adherencia.
Dado que el elemento de refuerzo 107 está recubierto de una película de adhesivo, es importante que el adhesivo no entre en contacto con las paredes de la viga de cajón mientras el módulo de reparación 100 se desplaza hasta la zona debilitada. Un contacto accidental puede suponer una pérdida de parte del adhesivo aplicado sobre el elemento de refuerzo 107 y, en consecuencia, resultar en una deficiente aplicación de dicho elemento de refuerzo 107 sobre la superficie interior a reforzar en la viga de cajón. A tal efecto, la unidad de expansión 103 comprende extensores 204 en ambos extremos que actúan como elementos separadores evitando que el adhesivo pueda tocar los caps.
El proceso de aplicación del elemento de refuerzo 107 sobre los caps de la viga de cajón está esquemáticamente ilustrado en las figuras 3a-3c.
La figura 3a muestra el módulo de reparación 100 posicionado dentro de la viga de cajón listo para aplicar los elementos de refuerzo 107 sobre los caps 301 de la viga de cajón. En esta figura, es posible apreciar los medios acoplamiento 300 que permiten acoplar la unidad tractora 102 a la unidad de expansión 103.
Los elementos de refuerzo 107 están recubiertos de una capa de adhesivo 302. Cada elemento de refuerzo 107 va sujeto a una de las costillas 201, 202 de la unidad de expansión 103 mediante por ejemplo tiras de velcro colocadas entre dichas costillas 201, 202 Y la cara del elemento de refuerzo 107 en contacto con las costillas 201, 202. El número de tiras de velcro, su longitud y disposición es la adecuada para sujetar elementos de refuerzo 107 que pueden pesar entre 10 Kg Y 20 Kg.
Sobre la capa de adhesivo 302 se pueden ventajosamente colocar de manera distribuida unos tacos de corcho (no representados en la figura) que actúan como separadores entre el elemento de refuerzo 107 y la pared de la viga de cajón 301 y aseguran un espesor predeterminado del adhesivo una vez los medios de expansión 203 proyecten y compriman el elemento de refuerzo 107 contra dicha pared 301. Es importante garantizar un cierto espesor mínimo de adhesivo a fin de que sea capaz de distribuir la carga de la zona debilitada de la pala hacia el elemento de refuerzo colocada.
Durante la fase de aplicación (figura 3b), se introduce presión hidráulica en el sistema de modo que los medios de expansión 203 separan las costillas 201, 202 hasta que los elementos de refuerzo 107 entran en contacto con los caps 301. Preferentemente, la unidad de control del sistema permite introducir una presión hidráulica de por lo menos hasta 100 bar.
Los medios de expansión 203 mantienen las costillas 201, 202 en poslclon expandida el tiempo necesario para el curado del adhesivo depositado sobre los elementos de refuerzo 107. Dicho tiempo de curado es dependiente de la temperatura ambiente.
Una vez curado el adhesivo (figura 3c), se introduce presión hidráulica en sentido contrario para comprimir los medios de expansión 203 y retraer las costillas 201, 202 hasta que queden recogidas sobre el cuerpo central 200 de la unidad de expansión
103. Entonces, concluida la reparación de la zona debilitada, el módulo de reparación 100 se desplaza hasta la raíz de la pala para ser retirado de la pala.
La figura 4a muestra una vista detallada de una unidad de aspiración 400 en donde se puede apreciar una boca de aspiración 410 dispuesta a cada lado de la unidad de aspiración para trabajar, respectivamente, sobre cada cap de la viga de cajón. Unas pequeñas ruedas 411 dispuestas a ambos lados de la boca de aspiración 410 actúan de elemento separador, manteniendo una separación entre la boca de aspiración 400 y la pared de la viga de cajón. Al evitarse que la boca de aspiración 400 contacte con dicha pared, se asegura una correcta capacidad de succión.
Ventajosamente, la unidad de aspiración 400 comprende unos muelles 412 que permiten adaptar el tamaño de la boca de aspiración 410 a la sección transversal de la viga de cajón. A medida que el módulo de reparación 100 avanza hacia la punta de la pala, los muelles 412 se van progresivamente comprimiendo, facilitando el paso de la unidad de aspiración 400 al tiempo que se mantiene la separación entre la boca de aspiración 410 y las paredes de la viga de cajón.
En algunas realizaciones, la unidad de aspiración comprende adicionalmente un sistema de cepillos.
Además, el módulo de reparación ventajosamente comprende una cámara de vídeo (no ilustrada) acoplada la unidad de aspiración 400 para visualizar el proceso de reparación (en este caso en particular la tarea de aspiración de suciedad o de polvo generado durante el lijado de la superficie interior de la viga de cajón a reforzar).
En la figura 4b se muestra la unidad tractora 102 de un módulo de reparación 100 en donde se puede apreciar también una barra guía 403 dispuesta en la viga de cajón entre la unidad tractora 102 del módulo de reparación 100 Y la unidad de control del sistema.
En la figura, la barra guía 403 está constituida por varias secciones 404, preferentemente de entre 1 m y 2 m de longitud, conectadas entre sí mediante unos bulones y casquillos 405 que aseguran su unión. Dichas secciones 404 se van acoplando a medida que el módulo de reparación 100 se desplaza por la viga de cajón.
Ventajosamente, cada cierto número de secciones 404, como por ejemplo cada 3, se coloca un patín con ruedas 406 que ayuda al movimiento de la barra guía 403 y evita que ésta entre en contacto con la viga de cajón y la roce.
Mediante la barra guía 403 se puede empujar manualmente, y de manera auxiliar, al módulo de reparación 100 en caso en que la unidad tractora 102 patine y no pudiera avanzar. Por otro lado, con la barra guía 403 es posible mantener recogidos los cables de alimentación (eléctrica, hidráulica ... ) 407 del modulo de reparación 100.
El sistema de la presente invención puede comprender una unidad de limpieza 500, tal como se muestra de manera esquemática en la figura 5, acoplada mediante medios de acoplamiento 501 a la unidad tractora 102. La unidad de limpieza 500 comprende unas esponjas 502, 503, 504 para aplicar por lo menos un producto químico o un detergente sobre la superficie interior a reforzar en los caps 301 de la viga de cajón para eliminar, por ejemplo, restos de aceite. Las esponjas 502,503, 504 pueden secuencialmente aplicar un detergente sobre una pared de la viga de cajón, realizar un aclarado y finalmente secar y eliminar restos del producto de limpieza utilizado.
Unos actuadores 505, 506, 507, preferentemente neumáticos o eléctricos permiten extender y retraer las esponjas 502,503, 504 de manera selectiva.
En la figura 6a, se ilustra un módulo de reparación 100 en el que la unidad tractora 102 está acoplada mediante unos medios de acoplo 601 a una unidad de lijado 600, cuya estructura se puede apreciar mejor en la figura 6b.
La unidad de lijado 600 comprende un armazón 604 del que sobresale un cabezal móvil 602 provisto de una amoladora 603. Dicha unidad de lijado 600 comprende una primera válvula neumática 605 alojada en dicho armazón 604 para desplazar el cabezal móvil 602 según una trayectoria contenida en un plano horizontal (es decir paralelo a los webs de la viga de cajón) y posicionar dicho cabezal móvil 602 sobre la superficie interna a reforzar (en uno de los caps). Desde la unidad de control se selecciona hacia qué lado se desplaza el cabezal móvil.
Para conseguir un movimiento en un plano vertical (es decir paralelo a los caps de la viga de cajón), la unidad de lijado 600 comprende una segunda válvula neumática 606 alojada en el armazón 604, y configurada para impartir un movimiento oscilante al cabezal móvil 602. El recorrido de este movimiento oscilante está limitado por un par de sensores 607, 608 dispuestos en caras opuestas del cabezal móvil 602. Cuando el sensor superior 607 detecta el web que hace de techo de la viga de cajón, obliga a la válvula neumática 606 a cambiar de sentido e impulsar el cabezal móvil hacia abajo. La situación opuesta ocurre cuando el sensor inferior 608 detecta el web que hace de suelo.
Este movimiento oscilante unido al avance de la unidad de lijado 600 impulsada por la unidad tractora 102 permite alcanzar toda la superficie interior a reforzar en los caps de la viga de cajón.
La unidad de lijado 600 puede opcionalmente comprender una rasqueta 610 dispuesta en la parte superior del cabezal móvil (es decir en la misma cara que el sensor superior 607) para que, en caso de haber bolsa de vacío o material adherido al techo de la viga de cajón, se pueda eliminar.
En una realización preferida, el sistema de la presente invención comprende una unidad de control desde la que se controla el trabajo que el módulo de reparación realiza en cada momento. En la figura 7 se muestra una unidad de control 701 adaptada para ser dispuesta en el interior de la pala del aerogenerador, cerca de la raíz. Ventajosamente, la unidad de control 701 está montada sobre un soporte 702 adaptado al contorno del interior de la pala que impide el vuelco de la unidad de control 701.
El soporte 702 se asemeja a una escalera de tijera y comprende un primer miembro 703 con dos largueros conectados por dos o más travesaños y un segundo miembro 704 con otros dos largueros conectados por uno o más travesaños. Los largueros del primer miembro 703 están provistos de pies ajustables en uno de sus extremos, definiendo un primer apoyo 711 sobre el contorno interior de la pala. Los largueros del segundo miembro 704 tienen un extremo acoplado a un primer travesaño del primer miembro 703 y el otro extremo provisto de pies ajustables, definiendo un segundo apoyo 712 sobre el contorno interior de la pala. El soporte 702 comprende una barra de fijación 713 dispuesta entre un segundo travesaño del primer miembro 703 y un travesaño del segundo miembro 704.
Preferentemente el soporte 702 comprende ganchos (no ilustrados en la figura) que permiten tener herramientas y otros materiales organizados durante el proceso de reparación de la pala.
En otra realización, la unidad de control está dispuesta en la góndola del aerogenerador a fin de disponer de más espacio y visibilidad.
El sistema de la presente invención comprende un elemento posicionador, elemento 800 en la figura 8, con una geometría adecuada para anclarse en la parte inferior de la viga de cajón cerca de la raíz de la pala. El elemento poscionador 800 comprende un mecanismo de fijación 801 que define la posición de la barra guía (no ilustrada en la figura) dentro de la viga de cajón e impide su desplazamiento en una dirección transversal a la dirección de avance del módulo de reparación 100.
En una realización preferida del sistema, la unidad tractora 102 y/o por lo menos algunas de las unidades funcionales intercambiables 103, 400, 500, 600 se pueden desmontar en dos o más bloques a fin de facilitar su manejo y transporte a través de la torre del aerogenerador. Mas preferentemente, ninguno de dichos bloques excede un peso máximo de 25Kg.
Según una realización preferida, el método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador de la presente invención, comprende las etapas de:
-
limpiar una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada aplicando por lo menos un producto químico o un detergente sobre dicha superficie interior;
-
lijar dicha superficie interior;
-
eliminar la suciedad sobre dicha superficie interior y/o el polvo generado durante el lijado mediante aspiración;
-
transportar un elemento de refuerzo por el interior de la viga de cajón desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada; y
-
aplicar el elemento de refuerzo sobre dicha superficie interior a reforzar mediante presión hasta conseguir el adhesivado de dicho elemento de refuerzo.
A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de la invención, es evidente para un experto en la materia que el sistema y el método de la invención descritos son susceptibles de numerosas variaciones y modificaciones, y que todos
5 los detalles mencionados pueden ser substituidos por otros técnicamente equivalentes, sin apartarse del ámbito de protección definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (16)

  1. REIVINDICACIONES
    1.
    Sistema para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador cuando dicha pala está montada en un aerogenerador; en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala; en donde dicha viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala; caracterizado por el hecho de que el sistema comprende un módulo de reparación (100) adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón y transportar un elemento de refuerzo (107) desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada; y por el hecho de que dicho módulo de reparación (100) está adaptado para aplicar el elemento de refuerzo (107) sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.
  2. 2.
    Sistema según la reivindicación 1, en donde el sistema comprende un conjunto de unidades funcionales intercambiables (103, 400, 500, 600); en donde el módulo de reparación (100) comprende una unidad tractora (102) provista de medios de acoplamiento (300, 401, 501, 601) para acoplarse solidariamente a una unidad funcional intercambiable (103, 400, 500, 600) seleccionada de dicho conjunto; en donde la unidad tractora (102) está adaptada para impulsar dicha unidad funcional intercambiable (103, 400, 500, 600); Y en donde dicho conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de expansión (103) adaptada para transportar el elemento de refuerzo (107) Y aplicarla sobre dicha superficie interior.
  3. 3.
    Sistema según la reivindicación 2, en donde la unidad de expansión (103) comprende medios de sujeción (201, 202) para sujetar el elemento de refuerzo (107) mientras el módulo de reparación (100) se desplaza hasta la zona debilitada de la pala, y medios de expansión (203) acoplados operativamente a los medios de sujeción (201, 202) para aplicar por presión el elemento de refuerzo (107) sobre dicha superficie interior.
  4. 4.
    Sistema según la reivindicación 3, en donde la unidad de expansión (103)
    comprende un elemento separador (204) de modo que los medios de sujeción (201, 202) no están en contacto con las paredes de la viga de cajón mientras el módulo de reparación (100) se desplaza hasta la zona debilitada de la pala.
  5. 5.
    Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la unidad tractora (102) comprende: un cuerpo (104) que comprende un motor; una rueda dentada acoplada a dicho cuerpo (104) y accionada por el motor, dicha rueda dentada adaptada para rodar sobre una primera pared de la viga de cajón; y un brazo articulado (105) que sobresale de dicho cuerpo, dicho brazo articulado (105) adaptado para mantener contacto con una segunda pared de la viga de cajón mientras el módulo de reparación (100) se desplaza por el interior de la viga de cajón; y en donde dicha segunda pared es diametralmente opuesta a dicha primera pared.
  6. 6.
    Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de limpieza (500) que comprende medios (502, 505; 503, 506; 504, 507) para aplicar por lo menos un producto químico o un detergente sobre dicha superficie interior.
  7. 7.
    Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en donde el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de lijado (600) que comprende una amoladora (603) dispuesta sobre un cabezal móvil (602).
  8. 8.
    Sistema según la reivindicación 7, en donde la unidad de lijado (600) comprende primeros medios de actuación (605) para desplazar dicho cabezal móvil (602) según una trayectoria contenida en un plano perpendicular a la superficie interior y que contiene la dirección de desplazamiento del módulo de reparación (100).
  9. 9.
    Sistema según la reivindicación 7 u 8, en donde la unidad de lijado (600) comprende segundos medios de actuación (606) para impartir a dicho cabezal móvil
    (602) un movimiento oscilante según una trayectoria contenida en un plano paralelo a la superficie interior.
  10. 10.
    Sistema según la reivindicación 9, en donde la unidad de lijado (600) comprende sensores (607, 608) dispuestos sobre el cabezal móvil (602) para limitar el recorrido de dicho movimiento oscilante cuando se detecta una pared de la viga de cajón.
  11. 11.
    Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en donde el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de aspiración (400) que comprende una boca de aspiración (410); medios (412) para adaptar el tamaño de dicha boca (410) de aspiración a la sección transversal de la viga de cajón; y un elemento separador (411) para asegurar una separación entre la superficie interior y la boca de aspiración (410).
  12. 12.
    El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el módulo de reparación (100) comprende una cámara de vídeo (402) y un sistema de iluminación.
  13. 13.
    El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho sistema comprende una unidad de control (701) interconectada con el módulo de reparación (100), Y un soporte (702) adaptado para sujetar dicha unidad de control
    (701) en el interior de la raíz de la pala.
  14. 14.
    El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema comprende un elemento posicionador (800) configurado para anclarse en la viga de cajón cerca de la raíz de la pala y una barra guía (403) dispuesta en la viga de cajón entre el módulo de reparación (100) Y dicho elemento posicionador (800); en donde dicha barra guía (403) está constituida por una o más secciones (404) conectadas entre sí y que se acoplan a medida que el módulo de reparación (100) se desplaza por la viga de cajón; y en donde el elemento posicionador (800) impide el desplazamiento transversal de la barra guía (403) dentro de la viga cajón.
  15. 15.
    Método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador; en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde
    la raíz de la pala hasta la punta de la pala; en donde dicha de viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala; caracterizado por el hecho de que el método comprende las etapas de:
    5 -transportar un elemento de refuerzo (107) por el interior de la viga de cajón desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada; y
    -
    aplicar el elemento de refuerzo (107) sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.
    200
    ;103
    203
    Fig.2
    102J
    301 (a)
    r--____ 20~
    ..................~
    200
    107
    301 (e) Fig.3
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    Fig.4a
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    Fig.7
    ~801
    Fig.8
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