ES2557998T3 - Pala de turbina eólica con un conductor de rayos integrado y método para la fabricación de la misma - Google Patents

Pala de turbina eólica con un conductor de rayos integrado y método para la fabricación de la misma Download PDF

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Abstract

Método para la fabricación de una pala (1) de rotor de turbina eólica en el que la pala (1) se forma como una estructura (10, 23, 29) laminada mediante - la deposición de un material compuesto de material de refuerzo con fibra y/o material de núcleo en un molde que define la forma de la pala (1); - el vaciado del molde tras depositar el material compuesto; - la introducción de un polímero líquido en el molde vaciado y la humidificación del material compuesto; - el curado del polímero líquido tras haberse humidificado el material compuesto; y - la retirada del molde tras el curado del polímero líquido; que integra al menos un conductor (18, 28) de rayos en el material compuesto antes de humidificarlo con el polímero líquido, caracterizado porque se usa al menos un conductor (18, 28) de rayos trenzado.

Description

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PALA DE TURBINA EOLICA CON UN CONDUCTOR DE RAYOS INTEGRADO Y METODO PARA LA
FABRICACION DE LA MISMA
descripciOn
La presente invencion se refiere a un metodo para la fabricacion de una pala de rotor de turbina eolica con un conductor de rayos integrado. La invencion se refiere ademas a una pala de turbina eolica con un conductor de rayos integrado.
Los cables conductores de rayos en palas de turbinas eolicas que estan unidos solo a la estructura de la pala en determinados puntos pueden, en cierta medida, moverse cuando la turbina esta en funcionamiento. Esto puede provocar desgaste tanto a la estructura de la pala como a los propios cables conductores.
Tradicionalmente, el conductor de rayos de una pala de turbina eolica ha adoptado la forma de un hilo de metal fijado a la estructura interior de la pala. Por ejemplo, en el documento WO 2007/062659 A1 se da a conocer un sistema de proteccion ante rayos para una pala de turbina eolica, en el que la pala es un cuerpo de carcasa hecho de material compuesto y comprende una zona de rafz y un extremo de punta. El sistema de proteccion ante rayos comprende al menos un receptor de rayos dispuesto de manera que puede accederse al mismo libremente dentro de o sobre la superficie de la unidad de carcasa sobre o dentro de las proximidades de la punta de la pala. El sistema de proteccion ante rayos comprende ademas un conductor de rayos hecho de material electricamente conductor que se extiende dentro del cuerpo de carcasa a lo largo de sustancialmente toda la direccion longitudinal de la pala. El receptor de rayos y el conductor de rayos estan conectados electricamente por medio de una zona de conexion. El conductor de rayos en toda su direccion longitudinal asf como la zona de conexion entre el conductor de rayos y el receptor de rayos estan aislados electricamente con el fin de evitar que el impacto del rayo atraviese la superficie de la pala.
Ademas, en el documento EP 1 830 036 A1 se da a conocer una pala de rotor de turbina eolica con una viga laminada que se extiende a traves de la pala. Ademas, se da a conocer un conductor de rayos en forma de tiras de cobre. Las tiras de cobre discurren a lo largo de toda la longitud de la viga y estan cubiertas por capas de fibra de vidrio y por tanto integradas en la viga laminada.
En el documento DK 2006 00894 se ha propuesto formar un conductor de rayos de malla metalica enrollada alrededor de la pala e integrada entre las capas de fibra de vidrio o carbono. El conductor de rayos, especialmente, puede estar totalmente integrado en una carcasa de pala.
En el documento EP 1 310 351 B1 se da a conocer un metodo para la fabricacion de palas de molinos de viento. Este metodo tambien se denomina moldeo con transporte de resina asistido por vacfo y comprende etapas que proporcionan:
- un nucleo de molde con una parte de nucleo externa flexible y una parte de nucleo interna firme o trabajable, y partes de molde exterior dispuestas para cerrarse alrededor del nucleo de molde para la formacion de una cavidad de molde entre las mismas,
- que se depositen material compuesto y posibles piezas de insercion de nucleo sobre una parte de molde exterior y/o el nucleo de molde,
- que las partes de molde exterior se cierren alrededor del nucleo de molde y alrededor del material compuesto situado en la cavidad de molde,
- que el material compuesto se endurezca,
- que las partes de molde exterior se retiren, y
- que el nucleo de molde se extraiga de la pala de forma permanente antes o despues de retirar las partes de molde exterior,
- que se use parte del material de matriz necesario en conexion con la fibra de refuerzo cuando se deposita el material compuesto y cuando se anade material de matriz adicional tras cerrar el molde.
El metodo implica el uso de materiales compuestos tales como resina epoxfdica reforzada con fibra de vidrio o carbono, poliester, ester vimlico o termoplastico. El material compuesto se deposita alrededor de un material de nucleo para la formacion de la placa como una estructura intercalada, en el que el material de nucleo se usa para el vaciado y el flujo en la formacion a vacfo de la pala a medida que la cavidad de molde se somete a vacfo mediante lo cual se evacua el aire simultaneamente presionandose los materiales compuestos y posibles piezas de insercion de nucleo contra el lado interior de las partes de molde exterior debido a la parte de nucleo externa flexible del nucleo de molde, y en el que el material de matriz se inyecta despues de la formacion de la cavidad de molde mediante vacfo.
El documento WO 2007/128314 A1 describe un sistema de proteccion ante rayos para una pala de rotor de turbina
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eolica en el que un conductor de rayos se extiende a traves del interior de la pala de rotor.
El documento WO 00/14405 A1 describe una pala de rotor de turbina eolica con un conductor de rayos que esta formado por una o mas tiras oblongas de plastico reforzado con fibra de carbono. Ademas, al menos parte de un elemento de refuerzo interior de una pala de rotor de turbina eolica puede estar hecha de plastico reforzado con fibra de carbono. Cuando la cantidad de fibras es suficientemente alta y el grosor y la anchura son suficientes para garantizar una resistencia electrica total baja, las fibras pueden constituir un conductor de bajada.
El documento EP 1 746 284 A1 describe una pala de rotor de turbina eolica con un sistema de proteccion ante rayos en el que se conectan dispositivos de atraccion de rayos a una parte ancha de malla de aluminio o material similar que se extiende sobre una zona reforzada con fibra bajo la capa superficial de un recubrimiento de gel de la pala. La corriente del rayo se hace pasar hacia abajo a la rafz de la pala mediante la malla. La malla puede incorporarse bajo un recubrimiento de gel durante el proceso de moldeo.
El documento WO 2005/050808 A1 describe un elemento para igualar el potencial en una pala de rotor de turbina eolica entre diferentes elementos conductores, por ejemplo secciones de la superficie de la pala que contienen fibras de carbono. Tales elementos conductores estan conectados a un cable conductor de rayos interno o externo, o a un conductor de tipo en la pared de la pala tal como una malla o lamina conductora colocada en o cerca de la superficie de la pared de la pala.
El documento WO 2005/071788 A2 describe un dispositivo de derivacion de rayos para conducir una corriente electrica inducida por un rayo. El dispositivo de derivacion de rayos puede aplicarse a la superficie exterior de una carcasa de pala de rotor de turbina eolica y puede conducir a un receptor que esta conectado a un cable interno de la pala de rotor para conducir la corriente a tierra.
El documento WO 96/07825 A1 describe un pararrayos para palas de molinos de viento. En este documento se menciona que se conocen disposiciones de conductores de rayos en forma de laminas metalicas o hilo laminado en o fijado mediante adhesivo a una pala de rotor de turbina eolica.
Basandose en este metodo es un objetivo de la presente invencion proporcionar un metodo ventajoso para la fabricacion de una pala de turbina eolica laminada que comprende un conductor de rayos. Es un objetivo adicional de la presente invencion proporcionar una pala de turbina eolica laminada ventajosa.
El primer objetivo se soluciona mediante un metodo para la fabricacion de una pala de turbina eolica segun la reivindicacion 1. El segundo objetivo se soluciona mediante una pala de rotor de turbina eolica segun la reivindicacion 10. Las reivindicaciones dependientes definen desarrollos adicionales de la invencion. Todas las caractensticas son ventajosas por separado y en combinacion unas con otras.
En el metodo de la invencion para la fabricacion de una pala de rotor de turbina eolica la pala se forma como una estructura laminada mediante la deposicion de un material compuesto de material de refuerzo con fibra y/o material de nucleo en un molde que define la forma de la pala; el vaciado del molde tras depositar el material compuesto; la introduccion de un polfmero lfquido en el molde vaciado y la humidificacion del material compuesto; el curado del polfmero lfquido tras haberse humidificado el material compuesto; y la retirada del molde tras el curado del polfmero ifquido. El metodo de la invencion se caracteriza por integrar al menos un conductor de rayos trenzado en el material compuesto antes de humidificarlo con el polfmero lfquido. En el contexto de la presente invencion un conductor de rayos se define como un componente electricamente conductor de un sistema de proteccion ante rayos, especialmente un componente metalico.
Usar un conductor trenzado permite que la resina penetre en el conductor dando como resultado una integracion mas apretada con el material laminado. Al mismo tiempo un conductor trenzado es mas flexible que un conductor macizo.
El metodo de la invencion permite la inclusion de la mayor parte del sistema de proteccion ante rayos dentro de la estructura laminada de la pala durante la fabricacion de la estructura de la pala. Por medio del metodo de la invencion todos los componentes metalicos del sistema de proteccion ante rayos puede cubrirse con un material laminado impregnado a vacfo de alta calidad que forma una union solidaria con el resto de la pala, proporcionando una proteccion maxima frente a impactos de rayo que se atraen a cualquier punto del sistema conductor distinto al punto previsto en el receptor.
Puede usarse el proceso de moldeo con transporte de resina asistido por vacfo. El conductor de rayos puede integrarse durante la deposicion del material compuesto sobre una parte de molde exterior y/o el nucleo de molde. El conductor de rayos puede cubrirse, por ejemplo, con fibra de vidrio que se impregnara con la resina durante el proceso de inyeccion con vacfo. Dado que los componentes, por ejemplo metalicos, del sistema de proteccion ante rayos estan completamente rodeados por resina no entran en contacto con el aire, y por tanto estan protegidos de manera optima frente a la corrosion.
El conductor de rayos como componente de un sistema de proteccion ante rayos puede presionarse hasta su posicion final mediante la aplicacion de vacfo. Ademas, el componente puede fijarse en su posicion final mediante la
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infusion de resina y dejando que la resina se endurezca. Mediante esto todos los componentes del sistema se fijan firmemente en su posicion y no pueden rozarse entre sf o contra otras partes de la pala y provocar de ese modo danos a sf mismos o a otras partes de la pala.
Ventajosamente se usa al menos un conductor de rayos plano. El conductor plano y/o trenzado puede situarse junto a una viga transversal de la pala de turbina eolica. El uso de un conductor plano tiene dos ventajas: reduce la inductancia propia del conductor y hace mas facil extraer el nucleo de molde cuando la resina se ha endurecido. Ademas, un conductor plano se incorpora mas facilmente en una pared laminada relativamente delgada. El uso de un conductor trenzado permite que la resina penetre en el conductor dando como resultado una integracion mas apretada con el material laminado. Al mismo tiempo un conductor trenzado es mas flexible que un conductor macizo.
Un conductor plano trenzado hecho de hilo de cobre estanado puede formar la estructura principal del sistema de proteccion ante rayos. Este conductor de rayos principal puede situarse junto a la viga transversal de la pala esencialmente a lo largo de la lmea central de la pala.
Por ejemplo, el conductor de rayos plano y/o trenzado puede situarse a lo largo de la lmea central de la pala de turbina eolica. Situar el conductor de rayos, por ejemplo el conductor de rayos principal, esencialmente a lo largo de la lmea central de la pala reduce los esfuerzos mecanicos sobre el conductor.
La pala de turbina eolica puede comprender una punta y un borde de salida. Al menos un bloque metalico puede situarse cerca de la punta y/o a lo largo del borde de salida cuando se deposita el material compuesto y el conductor de rayos puede conectarse al bloque metalico. Por ejemplo, puede usarse un bloque de aluminio como bloque metalico. Ademas, el conductor de rayos puede presionarse contra el bloque metalico por medio de una arandela cuadrada sujeta mediante pernos al bloque. El bloque metalico puede insertarse especialmente en un nucleo de borde de salida o un nucleo de punta. Puede insertarse y conectarse al conductor de rayos antes de humidificar el material compuesto con el polfmero lfquido.
Un conductor de rayos principal puede conectarse al bloque metalico ubicado cerca de la punta. Ademas, al menos un conductor de rayos adicional que comprende un primer extremo y un segundo extremo puede conectarse con su primer extremo al conductor de rayos principal y con su segundo extremo al bloque metalico que esta situado a lo largo del borde de salida. El conductor de rayos principal y el conductor de rayos adicional pueden estar hechos, por ejemplo, de cobre estanado trenzado. Por ejemplo, el segundo extremo del conductor de rayos adicional puede presionarse contra el conductor de rayos principal por medio de una arandela cuadrada sujeta mediante pernos a la viga transversal o el segundo extremo puede doblarse alrededor del conductor de rayos principal.
Al menos un receptor de rayos exterior puede conectarse al bloque metalico tras haberse curado el polfmero lfquido y haberse retirado el molde. Los receptores de rayos exteriores pueden sujetarse especialmente mediante pernos o tornillos a bloques metalicos, por ejemplo de aluminio. Los receptores pueden sellarse contra la estructura laminada de carcasa de la pala por medio de un sellador de juntas.
El metodo de la invencion puede comprender, por ejemplo, etapas que proporcionan:
- un nucleo de molde con una parte de nucleo externa flexible y una parte de nucleo interna firme o trabajable, y partes de molde exterior dispuestas para cerrarse alrededor del nucleo de molde para la formacion de una cavidad de molde entre las mismas,
- que se depositen material compuesto y posibles piezas de insercion de nucleo sobre una parte de molde exterior y/o el nucleo de molde,
- que las partes de molde exterior se cierren alrededor del nucleo de molde y alrededor del material compuesto situado en la cavidad de molde,
- que el material compuesto se deposite alrededor de un material de nucleo para la formacion de toda la pala como una estructura intercalada, en el que el material de nucleo se usa para el vaciado y el flujo en la formacion a vacm de la pala a medida que la cavidad de molde se somete a vacfo mediante lo cual se evacua el aire simultaneamente presionandose los materiales compuestos y posibles piezas de insercion de nucleo contra el lado interior de las partes de molde exterior debido a la parte de nucleo externa flexible del nucleo de molde, y en el que el material de matriz se inyecta despues de la formacion de la cavidad de molde mediante vacm,
- que el material compuesto se endurezca,
- que la parte de molde exterior se retire,
- que el nucleo de molde se extraiga de la pala de forma permanente antes o despues de retirar las partes de molde exterior,
- que se use parte del material de matriz necesario en conexion con la fibra de refuerzo cuando se deposita el material compuesto y cuando se anade material de matriz adicional tras cerrar el molde.
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La pala de rotor de turbina eolica de la invencion esta hecha a partir de una unica estructura laminada y al menos un conductor de rayos trenzado se integra, en particular se integra firmemente, en la estructura laminada. La pala de rotor de turbina eolica de la invencion puede comprender una viga transversal como parte de la estructura laminada. El conductor de rayos puede ubicarse junto a la viga transversal. Una integracion firme en la estructura laminada impide que el conductor de rayos que es un componente del sistema de proteccion ante rayos rocen uno contra el otro o contra otras partes de la pala y de ese modo provoque danos a sf mismo o a otras partes de la pala.
La pala puede comprender una lmea central y el conductor de rayos puede estar ubicado a lo largo de la lmea central. Esto reduce los esfuerzos mecanicos sobre el conductor.
El conductor de rayos puede ser al menos parcialmente un conductor plano. El uso de un conductor plano reduce la inductancia propia del conductor y se incorpora mas facilmente en una pared laminada relativamente delgada. Ademas, un conductor trenzado es mas flexible que un conductor macizo.
La pala de turbina eolica puede comprender una punta y un borde de salida. Al menos un bloque metalico, que constituye una parte del sistema de proteccion ante rayos, puede estar ubicado cerca de la punta y/o a lo largo del borde de salida. Ventajosamente pueden ubicarse varios bloques metalicos a lo largo del borde de salida. El bloque metalico puede ser, por ejemplo, un bloque de aluminio. El conductor de rayos puede conectarse al bloque metalico. Por ejemplo, el conductor de rayos puede presionarse contra el bloque metalico por medio de una arandela cuadrada sujeta mediante pernos al bloque. Ademas, al menos un receptor de rayos exterior puede conectarse al bloque metalico. Ventajosamente un receptor de rayos exterior puede conectarse a cada bloque metalico, por ejemplo por medio de un tornillo.
Ademas, puede estar presente al menos un conductor de rayos adicional ademas de un conductor de rayos principal. El conductor principal puede conectarse al bloque metalico ubicado cerca de la punta y el al menos un conductor adicional puede comprender un primer extremo y un segundo extremo. El primer extremo puede conectarse al conductor de rayos principal y el segundo extremo puede conectarse al bloque metalico que esta ubicado a lo largo del borde de salida. El segundo extremo del conductor de rayos adicional puede presionarse contra el conductor de rayos principal por medio de una arandela cuadrada sujeta mediante pernos a la viga transversal, o el segundo extremo puede doblarse alrededor del conductor de rayos principal.
Generalmente el conductor de rayos puede cubrirse con fibra de vidrio, que puede estar impregnada adicionalmente con resina.
Caractensticas, propiedades y ventajas adicionales de la presente invencion resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion de una realizacion junto con los dibujos adjuntos.
La figura 1 muestra esquematicamente una pala de rotor en una vista en planta sobre el plano definido por la extension longitudinal de la pala y la cuerda de la pala.
La figura 2 muestra esquematicamente una seccion transversal a modo de cuerda a traves de la seccion de perfil aerodinamico de la pala de rotor.
La figura 3 muestra esquematicamente parte de una seccion a modo de cuerda de una pala de turbina eolica de la invencion en una posicion que esta indicada por MI-MI en la figura 1.
La figura 4 muestra esquematicamente una seccion de la viga transversal de la pala de turbina eolica de la invencion.
La figura 5 muestra esquematicamente la seccion, que esta indicada por B en la figura 3, en una vista ampliada.
La figura 6 muestra esquematicamente parte de una seccion a modo de cuerda de una pala de turbina eolica de la invencion en una posicion que esta indicada por VI-VI en la figura 1.
La figura 7 muestra esquematicamente la seccion, que esta indicada por C en la figura 6, en una vista ampliada.
La figura 8 muestra esquematicamente parte de una pala de turbina eolica de la invencion en una vista en planta sobre el plano definido por la extension longitudinal de la pala y la cuerda de la pala.
La figura 9 muestra esquematicamente una vista ampliada de la seccion que esta indicada por D en la figura 8.
La figura 10 muestra esquematicamente una vista en perspectiva en despiece ordenado de la seccion que esta indicada por D en la figura 8.
La figura 11 muestra esquematicamente la punta de una pala de turbina eolica de la invencion en una vista en seccion.
La figura 12 muestra esquematicamente en una vista en seccion parte de las capas de un material compuesto de material de refuerzo con fibra y/o material de nucleo con un conductor de rayos en un molde.
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La figura 13 muestra esquematicamente parte de las capas en el molde humedecido con un poUmero Uquido en una vista en seccion.
La figura 14 muestra esquematicamente parte de las capas tras la retirada del molde despues del curado del polfmero Kquido en una vista en seccion.
A continuacion se describira en detalle una realizacion de la presente invencion con referencia a las figuras 1 a 14.
La figura 1 muestra una pala de rotor en una vista en planta sobre el plano definido por la extension longitudinal de la pala y la cuerda de la pala. La figura 1 muestra una pala 1 de turbina eolica tal como se usa habitualmente en un rotor de tres palas. Sin embargo, la presente invencion no debera limitarse a palas para rotores de tres palas. De hecho, tambien puede implementarse en rotores con mas o menos de tres palas, por ejemplo rotores de dos palas. La lmea central de la pala 1 se indica mediante el numero de referencia 32.
La pala 1 de rotor mostrada en la figura 1 comprende una parte 3 de rafz con un perfil cilmdrico y una punta 2. La punta forma la parte mas exterior de la pala. El perfil cilmdrico de la parte 3 de rafz sirve para fijar la pala a un cojinete de un buje de rotor. La pala 1 de rotor comprende ademas un denominado hombro 4 que se define como la ubicacion de su maxima profundidad de perfil, es decir la longitud de cuerda maxima de la pala. Entre el hombro 4 y la punta 2 se extiende una parte 5 de perfil aerodinamico que tiene un perfil conformado de manera aerodinamica. Entre el hombro 4 y la parte 3 de rafz cilmdrica, se extiende una parte 7 de transicion en la que tiene lugar una transicion desde el perfil aerodinamico de la parte 5 de perfil aerodinamico al perfil cilmdrico de la parte 3 de rafz.
Una seccion transversal a modo de cuerda a traves de la seccion 5 de perfil aerodinamico de la pala de rotor se muestra en la figura 2. Su perfil aerodinamico mostrado en la figura 2 comprende un lado 13 de succion convexo y un lado 15 de presion menos convexo. La lmea de trazos y puntos que se extiende desde el borde 9 de ataque de la pala hasta su borde 11 de salida muestra la cuerda del perfil. Aunque el lado 15 de presion comprende una seccion 17 convexa y una seccion 19 concava en la figura 2, tambien puede implementarse sin una seccion concava en absoluto siempre que el lado 13 de succion sea mas convexo que el lado 15 de presion.
El lado 13 de succion y el lado 15 de presion en la parte 5 de perfil aerodinamico tambien se denominaran lado de succion y lado de presion de la pala 1 de rotor, respectivamente, aunque, en el sentido estricto, la parte 3 cilmdrica de la pala 1 no muestra un lado de presion o un lado de succion.
La figura 3 muestra esquematicamente parte de una seccion a modo de cuerda de la pala 1 de turbina eolica de la invencion en una posicion que esta indicada por III-NI en la figura 1. Por ejemplo, la parte mostrada puede estar ubicada a una distancia de 27 m, medida desde la rafz 3 de pala. Esta distancia corresponde a aproximadamente el 50% de la longitud total de la pala 1. En la figura 3 se muestran el borde 11 de salida, el lado 13 de succion y el lado
15 de presion. El lado 13 de succion y el lado 15 de presion estan conectados por medio de una viga 6 transversal que esta ubicada dentro de la pala 1. La carcasa de la pala de rotor y la viga transversal estan formadas como una unica estructura laminada integrada.
Un conductor de rayos en forma de cable 28 conductor de rayos se conecta a la viga 6 transversal y continua a lo largo de la superficie 30 interior del lado 15 de presion hasta el borde 11 de salida. Alternativamente, el cable 28 conductor de rayos puede continuar desde la viga 6 transversal a lo largo de la superficie 31 interior del lado 13 de succion hasta el borde 11 de salida. El cable 28 conductor de rayos esta cubierto por una estructura 10 laminada, que puede ser por ejemplo fibra de vidrio o fibra de carbono. La fibra de vidrio o la fibra de carbono pueden estar impregnadas ademas con resina.
La figura 4 muestra esquematicamente una vista ampliada de la seccion que esta indicada por A en la figura 3. En la figura 4 pueden verse parte de la viga 6 transversal, un conductor 18 principal, un conductor 28 adicional y la estructura 10 laminada. El conductor 18 principal, que es un conductor trenzado plano, discurre a lo largo de la viga 6 transversal desde la punta 2 hasta la rafz 3 de pala de la pala 1 de turbina eolica. El conductor 28 adicional, que tambien es un conductor trenzado plano, se dobla alrededor del conductor 18 principal y se conecta a la viga 6 transversal. El conductor 18 principal y el conductor 28 adicional pueden estar hechos de hilo de cobre estanado. El conductor 18 principal puede situarse junto a la viga transversal de la pala 1 esencialmente a lo largo de la lmea 32 central de la pala 1. El conductor 18 principal asf como el conductor 28 adicional estan fijados en su posicion final mediante la estructura 10 laminada. Dado que los componentes metalicos del sistema de proteccion ante rayos, por ejemplo el conductor 18 principal y el conductor 28 adicional, estan completamente rodeados por la estructura 10 laminada y/o por resina, no entran en contacto con el aire y por tanto estan protegidos de manera optima frente a la corrosion.
La figura 5 muestra esquematicamente una vista ampliada de la seccion que esta indicada por B en la figura 3. En la figura 5 puede verse la parte alrededor del borde 11 de salida. Dentro de la pala 1 junto al borde 11 de salida esta ubicado un nucleo 22 de borde de salida seguido hacia el borde 9 de ataque por un bloque 20 de aluminio. El nucleo 22 de borde y el bloque 20 de aluminio estan integrados en la estructura laminada de la pala (1). En el lado 13 de succion y en el lado 15 de presion hay receptores 16 sujetos mediante pernos al bloque 20 de aluminio. Cerca de la superficie 34 exterior del lado 15 de presion y cerca de la superficie 35 exterior del lado 13 de succion los receptores
16 se sellan contra el material de la pala por medio de un sellador 21 de juntas.
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El conductor 28 adicional se presiona contra el bloque 20 de aluminio por medio de una arandela 12 cuadrada y un tornillo 14. Generalmente, el bloque 20 de aluminio puede ser, alternativamente, cualquier otro bloque metalico.
En la figura 5 los receptores 16 del lado 13 de succion y el lado 15 de presion estan ubicados uno opuesto al otro y estan ubicados entre la arandela 12 cuadrada y el borde 11 de salida.
La figura 6 muestra esquematicamente parte de una seccion a modo de cuerda de la pala 1 de turbina eolica de la invencion en una posicion que esta indicada por VI-VI en la figura 1. Esta posicion puede estar ubicada, por ejemplo, a una distancia de 36 m, medida desde la rafz 3 de pala. Esta distancia corresponde a aproximadamente el 75% de la longitud total de la pala 1. La figura 7 muestra esquematicamente una vista ampliada de la seccion que esta indicada por C en la figura 6. Los elementos que se muestran en las figuras 6 y 7 corresponden a los elementos que se muestran en las figuras 3 y 5 y no se describen de nuevo en detalle. Las figuras 3 y 6, asf como las figuras 5 y 7, difieren principalmente unas de otras en cuanto a las dimensiones de los componentes. Ademas, a diferencia de la figura 5 el receptor 16, que esta ubicado en el lado 13 de succion de la pala 1, esta ubicado opuesto a la arandela 12 cuadrada en las figuras 6 y 7. Esta diferencia viene provocada por la disminucion de tamano del bloque 20 de aluminio.
La figura 8 muestra esquematicamente parte de la pala 1 de turbina eolica de la invencion en una vista en planta sobre el plano definido por la extension longitudinal de la pala y la cuerda de la pala. Dentro de la pala 1 esencialmente a lo largo de la lmea 32 central de la pala 1 esta ubicado el conductor 18 principal. A lo largo del borde 11 de salida hay montados unos nucleos 22 de borde de salida dentro de la pala 1. En dos posiciones a modo de ejemplo, que pueden corresponder a las posiciones que se muestran en las figuras 3 y 6, el conductor 28 adicional se conecta al nucleo 22 de borde de salida a traves de un bloque 20 de aluminio. Para conseguir esto, el conductor 28 adicional se conecta al conductor 18 principal, tal como se describe con referencia a la figura 4. El conductor 28 adicional se conecta ademas a un bloque 20 de aluminio, que no se muestra en la figura 8 pero que se conecta al nucleo 22 de borde de salida. El conductor 28 adicional esta rodeado por una estructura 23 laminada.
De manera adicional a las dos posiciones a modo de ejemplo, que pueden corresponder a las posiciones que se muestran en las figuras 3 y 6, es decir el 50% y el 75% de la longitud total de la pala 1 medida desde la rafz 3 de pala, tambien en una tercera posicion que corresponde a aproximadamente el 87,5% de la longitud total de la pala 1 medida desde la rafz 3 de pala un conductor 28 adicional puede estar conectado al nucleo 22 de borde de salida a traves de un bloque 20 de aluminio.
La figura 9 muestra esquematicamente una vista ampliada de la seccion que esta indicada por D en la figura 8. Se muestra el conductor 28 adicional que esta rodeado al menos parcialmente por una estructura 23 laminada y que se conecta a un bloque 20 de aluminio. El bloque 20 de aluminio se conecta al nucleo 22 de borde de salida.
La figura 10 muestra la seccion de la figura 9 en una vista en perspectiva en despiece ordenado. De nuevo, el conductor adicional, que es un conductor de cobre trenzado plano, esta cubierto por una estructura 23 laminada. El conductor 28 adicional se presiona contra el bloque 20 de aluminio por medio de una arandela 12 cuadrada y un tornillo 14. Ademas, el bloque 20 de aluminio esta insertado en el nucleo 22 de borde de salida.
La figura 11 muestra esquematicamente la parte alrededor de la punta 2 de la pala 1 de turbina eolica en una vista en seccion. Dentro de la punta 2 esta ubicado un nucleo 25 de punta seguido hacia la rafz 3 de pala por un bloque 20 de aluminio. El material basico de la pala 1 de turbina eolica tiene una estructura 29 laminada de carcasa. El conductor 18 principal del sistema de proteccion ante rayos se presiona contra el bloque 20 de aluminio por medio de una arandela 12 cuadrada y un tornillo 14. El conductor 18 principal discurre a lo largo de la superficie 36 interior hacia la rafz 3 de pala. El conductor 18 principal esta cubierto por fibra de vidrio y se integra en la estructura 29 laminada. Junto al bloque 20 de aluminio hacia la rafz 3 de pala tambien se integra una rampa 24 de madera en la estructura 29 laminada. La rampa 24 de madera esta ubicada entre el conductor 18 principal y la superficie 37 exterior de la pala 1. Junto a la rampa 24 de madera hacia la rafz 3 de pala se integra un material 27 separador en la estructura 29 laminada de carcasa. Por ejemplo, el material 27 separador puede estar hecho de madera, por ejemplo madera de balsa, C flex, espuma Noryl o cualquier otro material adecuado. El material 27 separador tambien se ubica entre el conductor 18 principal y la superficie 37 exterior de la pala 1.
Opuesto al borde en el que esta integrado el conductor 18 principal tambien esta integrado el material 27 separador en la estructura 29 laminada de carcasa de la pala 1. Entre la parte en la que esta integrado el material 27 separador y la parte en la que esta ubicado el bloque 20 de aluminio se situa una pequena parte, en la que la resina 26 epoxfdica se integra en la estructura 29 laminada de carcasa. La resina 26 epoxfdica se ubica junto al material 27 separador.
Ademas dos receptores 16 se sujetan mediante pernos al bloque 20 de aluminio desde la superficie 37 exterior. Los receptores 16 se sellan contra la estructura 29 laminada de carcasa por medio de un sellador 21 de juntas.
Durante la deposicion, que ventajosamente se realiza mediante moldeo con transporte de resina asistido por vacfo, al menos la mayona de los componentes del sistema de proteccion ante rayos se incluyen en la preforma durante la deposicion. Cuando se aplica vacfo estos componentes se presionan hasta sus posiciones finales, y se fijan posteriormente en estas posiciones cuando la resina se infunde y se deja endurecer. Durante la deposicion, el
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conductor 18 principal, que discurre a lo largo de toda la longitud de la pala 1, esta situado junto a la viga 6 transversal y esta cubierto por fibra de vidrio. Cerca de la punta 2 de la pala 1 esta situado un bloque 20 de aluminio. Este bloque 20 forma una base de montaje para los receptores 16 de rayos externos. El conductor 18 principal se presiona contra este bloque 20 por medio de una arandela 12 cuadrada sujeta mediante pernos al bloque 20 de aluminio. Todos estos elementos se cubren posteriormente con vidrio y este vidrio se impregna con resina durante el proceso de inyeccion con vado.
A lo largo del borde 11 de salida de la pala 1 estan situados varios bloques 20 de aluminio adicionales como bases de montaje para los receptores 16 de rayos externos. Conductores 28 adicionales de cobre estanado trenzado conectan el conductor 18 principal a estos bloques 20 de aluminio. Un extremo de cada conductor 28 trenzado de cobre se presiona contra un bloque 20 de aluminio por medio de una arandela 12 cuadrada sujeta mediante pernos al bloque 20 de aluminio. El otro extremo puede fijarse de dos maneras. O bien se presiona contra el conductor 18 principal por medio de una arandela cuadrada sujeta mediante pernos a la viga 6 transversal, o bien se dobla alrededor del conductor 18 principal y se cubre mediante fibra de vidrio. Cuando se aplica vado, la fibra, el conductor 28 trenzado de cobre y el conductor 18 principal se presionan entre sf y de este modo se establece un buen contacto electrico entre la tira 28 de cobre y el conductor 18 principal. El conductor 18 principal, el conductor 28 trenzado de cobre adicional y los bloques 20 de aluminio con arandelas 12 cuadradas y pernos 14 estan todos incluidos en la preforma y por tanto quedan fijados dentro de la estructura 10, 29 laminada de la pala 1. Dado que los componentes metalicos del sistema de proteccion ante rayos estan completamente rodeados por la estructura laminada y/o resina no entran en contacto con el aire y por tanto estan protegidos de manera optima frente a la corrosion. Ademas, todos los componentes del sistema estan fijados firmemente en su posicion y no pueden rozar unos contra otros o contra otras partes de la pala 1. Esto evita un posible dano de estos componentes u otras partes de la pala 1.
A continuacion se describira el metodo de la invencion para la fabricacion de una pala 1 de rotor de turbina eolica en el que la pala 1 se forma como una estructura laminada con referencia a las figuras 12 a 14.
La figura 12 muestra esquematicamente en una vista en seccion parte de las capas de un material compuesto de material de refuerzo con fibra y/o material de nucleo con un conductor de rayos en un molde. Las capas 39, 40 de material compuesto de material de refuerzo con fibra y/o material de nucleo se depositan en un molde 38 que define la forma de la pala 1. Un conductor 18, 28 de rayos se deposita sobre la capa 40 y se cubre con al menos una capa 41 de material compuesto. En lugar de las dos capas 39, 40 mostradas, tambien pueden usarse mas o menos capas.
Tras depositar el material compuesto se vada el molde 38. Se introduce un polfmero 42 lfquido en el molde 38 vaciado y se humedece el material compuesto con el polfmero 42 lfquido. Esto se muestra esquematicamente en la figura 13. El polfmero lfquido penetra en las capas 39, 40, 41. Tras haberse humedecido el material compuesto, el polfmero 42 lfquido se cura y el molde 38 se retira despues del curado del polfmero 42 lfquido.
La figura 14 muestra esquematicamente las capas 39, 40, 41 tras la retirada del molde 38 despues del curado del polfmero 42 lfquido en una vista en seccion. El conductor 18, 28 de rayos se integra firmemente en la estructura laminada resultante.

Claims (12)

  1. 5
    10
  2. 2.
  3. 3. 15
  4. 4.
  5. 5.
    20 6. 7.
    25
  6. 8.
    30 9.
  7. 10.
    35
  8. 11.
  9. 12.
    40
  10. 13.
    45 14.
    REIVINDICACIONES
    Metodo para la fabricacion de una pala (1) de rotor de turbina eolica en el que la pala (1) se forma como una estructura (10, 23, 29) laminada mediante
    - la deposicion de un material compuesto de material de refuerzo con fibra y/o material de nucleo en un molde que define la forma de la pala (1);
    - el vaciado del molde tras depositar el material compuesto;
    - la introduccion de un polfmero lfquido en el molde vaciado y la humidificacion del material compuesto;
    - el curado del polfmero lfquido tras haberse humidificado el material compuesto; y
    - la retirada del molde tras el curado del polfmero lfquido;
    que integra al menos un conductor (18, 28) de rayos en el material compuesto antes de humidificarlo con el polfmero lfquido, caracterizado porque se usa al menos un conductor (18, 28) de rayos trenzado.
    Metodo segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el conductor (18, 28) de rayos se integra durante la deposicion del material compuesto sobre una parte de molde exterior y/o un nucleo de molde.
    Metodo segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque el conductor (18, 28) de rayos esta cubierto por fibra (10) de vidrio.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque se usa al menos un conductor (18, 28) de rayos plano.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el conductor plano y/o trenzado se situa junto a una viga (6) transversal de la pala (1) de turbina eolica.
    Metodo segun la reivindicacion 5, caracterizado porque el conductor (18, 28) de rayos plano y/o trenzado se situa a lo largo de la lmea (32) central de la pala (1) de turbina eolica.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la pala (1) de turbina eolica comprende una punta (2) y un borde (11) de salida, y al menos un bloque (20) metalico se situa cerca de la punta (2) y/o a lo largo del borde (11) de salida cuando se deposita el material compuesto y el conductor (18, 28) de rayos se conecta al bloque (20) metalico.
    Metodo segun la reivindicacion 7, caracterizado porque un conductor (18) de rayos principal se conecta al bloque (20) metalico ubicado cerca de la punta (2) y al menos un conductor (28) de rayos adicional que comprende un primer extremo y un segundo extremo se conecta con su primer extremo al conductor (18) principal y con su segundo extremo al bloque (20) metalico que se situa a lo largo del borde (11) de salida.
    Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque al menos un receptor (16) de rayos exterior se conecta al bloque (20) metalico tras haberse curado el polfmero lfquido y haberse retirado el molde.
    Pala (1) de rotor de turbina eolica hecha a partir de una unica estructura laminada, en la que al menos un conductor (18, 28) de rayos esta integrado en la estructura (10, 23, 29) laminada, caracterizada porque el conductor (18, 28) de rayos es al menos parcialmente un conductor trenzado.
    Pala (1) de rotor de turbina eolica segun la reivindicacion 10, caracterizada porque comprende una viga (6) transversal como parte de la estructura (10, 23, 29) laminada y el conductor (18, 28) de rayos esta ubicado junto a la viga (6) transversal.
    Pala (1) de rotor de turbina eolica segun la reivindicacion 10 u 11, caracterizada porque el conductor (18, 28) de rayos es al menos parcialmente un conductor plano.
    Pala (1) de rotor de turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizada porque la pala (1) de turbina eolica comprende una punta (2) y un borde (11) de salida, al menos un bloque (20) metalico esta ubicado cerca de la punta (2) y/o a lo largo del borde (11) de salida, y el conductor (18, 28) de rayos esta conectado al bloque (20) metalico.
    Pala (1) de rotor de turbina eolica segun la reivindicacion 13, caracterizada porque al menos un receptor (16) de rayos exterior esta conectado al bloque (20) metalico.
    Pala (1) de rotor de turbina eolica segun cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizada porque esta presente al menos un conductor (28) de rayos adicional ademas de un conductor (18) de rayos principal.
    5
    10
  11. 16. Pala (1) de rotor de turbina eolica segun la reivindicacion 15 junto con la reivindicacion 13, caracterizada porque el conductor (18) de rayos principal esta conectado al bloque (20) metalico ubicado cerca de la punta (2) y porque el al menos un conductor (28) de rayos adicional comprende un primer extremo y un segundo extremo, en la que el primer extremo esta conectado al conductor (18) de rayos principal y el segundo extremo esta conectado al bloque (20) metalico que esta ubicado a lo largo del borde (11) de salida.
  12. 17. Pala (1) de rotor de turbina eolica segun la reivindicacion 16, caracterizada porque el segundo extremo del conductor (28) de rayos adicional esta presionado contra el conductor (18) de rayos principal por medio de una arandela (12) cuadrada sujeta mediante pernos a la viga (6) transversal o el segundo extremo esta doblado alrededor del conductor (18) de rayos principal.
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