ES2610127T3

ES2610127T3 - Una cuchilla de aerogenerador y combinación de elemento de cuchilla y método para cambiar el perfil aerodinámico de una cuchilla de aerogenerador

Info

Publication number: ES2610127T3
Application number: ES08784436.1T
Authority: ES
Inventors: Casper Kildegaard
Original assignee: LM WP Patent Holdings AS
Current assignee: LM WP Patent Holdings AS
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2008-08-29
Publication date: 2017-04-26
Anticipated expiration: 2028-08-29
Also published as: EP2031242A1; DK2195525T3; CN101842584B; WO2009026929A1; EP2195525B1; US20100278657A1; US8550777B2; EP2195525A1; CN101842584A; PL2195525T3

Abstract

Una cuchilla de aerogenerador y una combinación de elemento de cuchilla que comprende: - una cuchilla (10) de aerogenerador que tiene una dirección (L) longitudinal y una cuerda que se extiende transversalmente en la dirección longitudinal entre un borde (18) delantero y un borde (20) trasero, la cuchilla (10) comprende un perfil aerodinámico con un grosor entre el lado de succión y el lado de presión a lo largo de al menos una parte de la dirección longitudinal y con una posición de grosor máxima entre el borde delantero y el borde trasero, y -un elemento de cuchilla (42; 44; 46; 48; 150; 250; 350) montada en el borde (20) trasero de la cuchilla (10) en una primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador (10) caracterizada por que el elemento (10) de cuchilla tiene una forma de tal manera que, cuando se monta en la primera parte longitudinal de la cuchilla (10) del aerogenerador, esta cambia el perfil de la primera parte longitudinal de un primer perfil (100, 200, 300) aerodinámico con un borde (100, 200, 300) trasero esencialmente puntiagudo y una primera longitud (c11, c21, c31) de cuerda a un perfil aerodinámico cambiado con un borde (153, 253, 353) trasero romo, el perfil aerodinámico cambiado es un perfil truncado de un perfil (160, 260, 360) aerodinámico con un borde trasero esencialmente puntiagudo y una segunda longitud (c12, c22, c32) de cuerda, que es mayor que la primera longitud (c11, c21, c31) de cuerda.

Description

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Una cuchilla de aerogenerador y combinacion de elemento de cuchilla y metodo para cambiar el perfil aerodinamico de una cuchilla de aerogenerador

Campo tecnico

La presente invencion se relaciona con una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla que comprende: una cuchilla de aerogenerador que tiene una direccion longitudinal y una cuerda que se extiende transversalmente en la direccion longitudinal entre un borde delantero y un borde trasero, la cuchilla comprende un perfil aerodinamico y un grosor entre tal lado de succion y un lado de presion a lo largo de al menos una parte de la direccion longitudinal y con una posicion de grosor maximo entre el borde delantero y el borde trasero, y un elemento de cuchilla montado en el borde trasero de la cuchilla en una primera pate longitudinal de la cuchilla del aerogenerador. La invencion se relaciona ademas con un metodo para cambiar el perfil aerodinamico de una cuchilla de aerogenerador.

Antecedentes

Durante anos la construccion de cuchillas para aerogeneradores se ha desarrollado hacia una forma, donde la cuchilla (cuando se monta sobre el aerogenerador) consiste de un area de rafz mas cercana a una cubo del aerogenerador, un area perfilada o area aerodinamica mas alejada del cubo y un area de transicion entre el area de rafz y el area aerodinamica/perfilada. El area aerodinamica tiene una forma de cuchilla y de aro casi ideal, mientras que el area de rafz tiene una seccion transversal sustancialmente circular, que reduce las cargas de las rafagas de aire y hace mas facil y segura montar la cuchilla al cubo. El diametro del area de rafz es tfpicamente constante a lo largo de su area completa de rafz. Como lo sugiere el nombre, el area de transicion tiene una forma que cambia gradualmente desde la forma circular del area de rafz al perfil aerodinamico del area aerodinamica. Tfpicamente, el ancho del area de transicion se incrementa sustancialmente de manera lineal con la distancia creciente desde el cubo.

Como se menciono, el area perfilada o area aerodinamica tiene una forma de cuchilla ideal o casi ideal, por ejemplo, conformada como un ala de aeroplano tfpica. Tfpicamente, la seccion transversal de la cuchilla en el area aerodinamica se conforma con un perfil aerodinamico tfpico con un lado de succion y un lado de presion y una cuerda que se extiende, como se ve trasversalmente en la direccion longitudinal de la cuchilla, entre un borde delantero y un borde trasero, donde el borde delantero es redondeado con un radio de nariz dado y el borde trasero tiene una forma esencialmente puntiaguda.

Sin embargo, tambien es posible reducir el ancho de la hoja al truncar la cuchilla en el area del borde trasero, la seccion transversal forma asf un perfil truncado de una aerodinamicidad imaginaria con un borde trasero esencialmente puntiagudo. En esta situacion, el aire fluye partiendo en la parte truncada de la hoja desde el lado de presion y el lado de succion respectivamente, puede encontrarse el uno con el otro en el borde trasero del perfil aerodinamico imaginario. Asf, los flujos de aire “ven” el perfil truncado como el perfil imaginario. Tal perfil truncado tiene la ventaja de que el area de la superficie transversal del perfil de la cuchilla se reduce, reduciendo asf las cargas de las rafagas de viento pero al mismo tiempo manteniendo un “ancho aerodinamico”, que corresponde con la longitud de la cuerda del perfil imaginario. El levantamiento total generado por el perfil truncado es sustancialmente el mismo que un perfil sin el truncamiento, ya que parte de la cuchilla que genera el levantamiento mas alto se ha mantenido. Adicionalmente, la resistencia del borde trasero del perfil de la cuchilla se incrementa debido a que el perfil es mas grueso en el borde trasero. Tal cuchilla se divulga por ejemplo en el documento DE 19614420.

Los clientes de aerogenerador tienen diferentes demandas en relacion con el tamano y la funcionalidad del aerogenerador dependiendo del uso pretendido y del lugar de operacion pretendido. Por lo tanto, las demandas por tamano, tal como longitud y solidez, asf como tambien la funcionalidad, tales como los coeficientes del levantamiento y arrastre, de las cuchillas del aerogenerador tambien varfan grandemente. En consecuencia, los fabricantes de las cuchillas de aerogenerador requieren tener un gran numero de diferentes moldes para producir las cuchillas de aerogenerador, que son tfpicamente fabricadas como un miembro de carcasa de polfmero reforzado con fibra.

El documento US 2006/280614 A1 divulga una cuchilla de rotor ajustada con separadores de capa lfmite en la forma de elementos planos que sobresalen del lado de succion de las cuchillas de rotor en zonas de un flujo transversal.

El documento DE 19964114 A1 divulga un perfil aerodinamico, que se ajusta con un borde trasero divergente en la forma de una aleta Gurney, que crea una perturbacion de flujo periodico.

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El documento EP-A-1 314 885 divulga una cuchilla de aerogenerador provista con un borde trasero cerrado flexible. El documento divulga una realizacion en una aleta Gurney.

El documento DE 198 54 741 C1 divulga una cuna de borde trasero para un ala de aeronave que esta unida a la superficie de ala que da hacia abajo en el borde trasero. La cuna de borde compensa las caracterfsticas asimetricas de la aeronave debido a las tolerancias de fabricacion inevitables.

Divulgacion de la invencion

Es un objeto de la invencion suministrar una nueva cuchilla para un rotor de un aerogenerador con un elemento de cuchilla montados sobre la superficie de la cuchilla, y que soluciona o mejora al menos una de las desventajas de la tecnica anterior o que suministra una alternativa util.

Esto es de acuerdo con un primer aspecto de la invencion logrado mediante una cuchilla de turbina eolica y una combinacion de elemento de cuchilla, en donde el elemento de cuchilla tiene una forma de tal manera que, cuando se monta en una primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador, esta cambia el perfil de la primera parte longitudinal desde un primer perfil aerodinamico con un borde trasero esencialmente puntiagudo y una primera longitud de cuerda a un perfil aerodinamico cambiado con un borde trasero romo, el perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil aerodinamico imaginario con un borde trasero esencialmente puntiagudo y una segunda longitud de cuerda que es mayor que la primera longitud de cuerda. Asf, es posible cambiar el “ancho aerodinamico” del perfil aerodinamico en la primera parte longitudinal de la cuchilla al montar con retroadaptacion el elemento de cuchilla sobre la superficie en el borde trasero de la cuchilla. Esto es, la cuchilla del aerogenerador (sin el elemento de cuchilla montado sobre la superficie) tiene un primer ancho aerodinamico en la primera parte longitudinal de la cuchilla que es sustancialmente el mismo que la longitud de la cuerda, mientras que el elemento de cuchilla retroadaptado cambia el ancho aerodinamico de la primera parte longitudinal a un segundo ancho aerodinamico que es mayor que el primer ancho aerodinamico, de esta manera, se suministra la combinacion de una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla que tiene un perfil, que es aerodinamicamente mas amplio que el perfil aerodinamico de la cuchilla del aerogenerador mismo.

De esta manera, el fabricante de las cuchillas del aerogenerador requiere solo mantener un numero de moldes base para producir un numero de tipos de cuchilla base, que puede ser retroadaptado o modificado al montar los elementos de cuchilla en el borde trasero de tal tipo de cuchilla base con el fin de cambiar las propiedades aerodinamicas de las especificaciones deseadas.

Preferiblemente, la cuchilla de aerogenerador comprende un contorno perfilado que cuando es impactado por un flujo de aire incidente genera un levantamiento, el contorno perfilado se divide en: un area de rafz con un perfil sustancialmente circular mas cercano al extremo de rafz de la cuchilla, un area aerodinamica con un perfil que genera levantamiento y que comprende un perfil aerodinamico mas alejado del extremo de rafz y mas cercano al extremo de punta de la cuchilla, y opcionalmente un area de transicion entre el area de rafz y el area aerodinamica, el perfil del area de transicion cambia gradualmente en la direccion radial desde el perfil circular del area de rafz al perfil que genera el levantamiento del area aerodinamica.

De acuerdo con una realizacion ventajosa, el elemento de cuchilla se monta en el area aerodinamica de la cuchilla solamente, es decir, en la primera parte longitudinal que comprende el perfil aerodinamico esta contenido en el area aerodinamica completamente.

De acuerdo con una realizacion adicional del elemento de cuchilla el grosor del perfil aerodinamico cambiado se disminuye continuamente desde la posicion de grosor maximo al borde trasero. Esto es, el elemento de cuchilla no suministra una saliente sobre el perfil de cuchilla cambiado, sino que cambia el perfil de la cuchilla en otro perfil aerodinamico suave.

Preferiblemente el elemento de cuchilla tiene al menos una superficie que se adapta para ajustar el contorno de una cuchilla de aerogenerador. El elemento de la cuchilla se puede adherir a la superficie del aerogenerador mediante engomado o metodos similares. Alternativamente, el elemento de cuchilla puede ser moldeado sobre la cuchilla del aerogenerador. El elemento de cuchilla puede ser mecanicamente acoplado a la superficie de la cuchilla del aerogenerador.

De acuerdo con una realizacion ventajosa, el elemento de cuchilla comprende una superficie de montaje, una superficie de flujo, y un borde trasero romo. La superficie de montaje se adapta para montar a la superficie de la cuchilla del aerogenerador, la superficie de flujo es parte de la superficie del perfil aerodinamico cambiado, y el borde trasero romo corresponde al borde trasero romo del perfil aerodinamico cambiado. Preferiblemente, la superficie de montaje se ajusta a al menos una parte del contorno de la cuchilla del aerogenerador.

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De acuerdo con otra realizacion ventajosa, la superficie de flujo es continua. Asf, la superficie de flujo tiene un area sustancialmente suave. De manera ventajosa, la superficie de flujo esta continuamente conectada al perfil aerodinamico de la cuchilla, es decir, la superficie de flujo tiene una transicion suave a la superficie de la cuchilla del aerogenerador. Asf, el elemento de la cuchilla puede comprender un punto de partida donde una tangente a la superficie de flujo y una tangente a la superficie de la cuchilla del aerogenerador son sustancialmente coincidentes.

De acuerdo con otra realizacion, la distancia entre la superficie de montaje y la superficie de flujo se incrementa hacia el borde trasero romo. El elemento de cuchilla puede tener por ejemplo una seccion transversal sustancialmente de cuna.

De acuerdo con una realizacion ventajosa la extension longitudinal del elemento de cuchilla y la primera parte longitudinal de la cuchilla es de al menos 1 metro o de al menos 3 metros, o de al menos 5 metros, o de al menos 7 metros, o de al menos 10 metros. La cuchilla se puede suministrar con un numero de tales elementos de cuchilla, por ejemplo 2, 3, 4 o 5. Sin embargo, puede ser ventajoso retroadaptar solamente un elemento de cuchilla unico a lo largo de la extension completa del area aerodinamica. Asf, el elemento de cuchilla puede tener aun una longitud de 15 metros, 20 metros, 25 metros, 30 metros o aun mas.

De acuerdo con una primera realizacion del elemento de cuchilla, el borde trasero romo tiene un grosor, que es al menos 5% del grosor maximo del perfil de cuchilla. El grosor del borde trasero romo tambien puede ser de al menos 10%, 15%, 20% o 25% del grosor maximo del perfil de cuchilla.

De acuerdo con otra realizacion de la invencion, el elemento de cuchilla cuando se monta en la cuchilla del aerogenerador se extiende a lo largo de al menos 5% de la cuerda. El elemento de cuchilla tambien se puede extender a lo largo de al menos 10%, 15%, 20%, 25% o 30% de la cuerda.

De acuerdo con aun otra realizacion del elemento de cuchilla, la segunda longitud de cuerda es al menos 5% mayor que la primera longitud de cuerda. La segunda longitud de cuerda tambien puede ser al menos 10%, 15%, 20%, 25%, o 30% mayor que la primera longitud de cuerda.

De acuerdo con una realizacion del elemento de cuchilla, el elemento de cuchilla se adapta para montar sobre el lado de presion de la cuchilla. Asf, el elemento de cuchilla se monta con la superficie de montaje sobre el lado de presion de la cuchilla, y la superficie de flujo se convierte en la parte del lado de presion del perfil aerodinamico cambiado. Este tipo de elemento de cuchilla es por ejemplo adecuado para cambiar el perfil de la cuchilla a un perfil aerodinamico con un asf llamado postperalte donde el perfil aerodinamico es doblado diferente hacia el lado de presion de la cuchilla cerca al borde trasero de la cuchilla.

De acuerdo con otra realizacion, el elemento de cuchilla se adapta para montarse sobre el lado de succion de la cuchilla. Asf, el elemento de cuchilla se monta con la superficie de montaje sobre el lado de succion de la cuchilla, y la superficie de flujo se convierte en parte del lado de succion del perfil aerodinamico cambiado. Este tipo de elemento de cuchilla es por ejemplo adecuado para cambiar el perfil de la cuchilla al asf llamado perfil trasero plano, donde el borde trasero es “abierto”, y el lado de presion y el lado de succion del perfil son “separados”.

De acuerdo con aun otra realizacion, el elemento de cuchilla se adapta para ser montado alrededor del borde trasero de la cuchilla, de tal manera que la primera parte del elemento se extienda a lo largo del lado de presion de la cuchilla, y la segunda parte se extienda a lo largo del lado de succion de la cuchilla. Asf, el elemento de cuchilla esta montado con la superficie de montaje tanto en el lado de presion como en el lado de succion de la cuchilla. La cuchilla adicional comprende una primera superficie de flujo que se vuelve parte del lado de presion del perfil aerodinamico cambiado, y una segunda superficie de flujo que se vuelve parte del lado de succion del perfil aerodinamico cambiado. Este tipo de elemento de cuchilla es por ejemplo adecuado para cambiar el perfil de la cuchilla al asf llamado perfil truncado, donde el perfil imaginario es mas amplio que el primer perfil aerodinamico, y donde las cuerdas del primer perfil aerodinamico y el perfil aerodinamico imaginario son sustancialmente coincidentes.

De acuerdo con un aspecto adicional, la invencion suministra un rotor de aerogenerador que comprende al menos uno, preferiblemente dos o tres, de las cuchillas de aerogenerador anteriormente mencionadas y las combinaciones del elemento de cuchilla. De acuerdo con un aspecto adicional, la invencion suministra un aerogenerador que comprende al menos la cuchilla de aerogenerador anteriormente mencionada y las combinaciones de elementos del rotor del aerogenerador anteriormente mencionado. De esta manera, se suministra un aerogenerador que tiene una salida de potencia potencialmente mayor que un aerogenerador sin las cuchillas de aerogenerador no modificadas.

De acuerdo con otro aspecto adicional, la invencion suministra un metodo para cambiar el perfil aerodinamico de al menos una primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador, en donde el metodo comprende las etapas

de: a) suministrar una cuchilla de aerogenerador con un primer perfil aerodinamico en la primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador y que tiene un borde delantero y un borde trasero, el primer perfil aerodinamico tiene un borde trasero esencialmente puntiagudo y tiene una primera longitud de cuerda y b) montar un elemento de cuchilla sobre la cuchilla del aerogenerador en el borde trasero de la primera parte longitudinal de la cuchilla, el 5 elemento de cuchilla cambia el perfil de la primera parte longitudinal a un perfil aerodinamico cambiado con un borde trasero romo, el perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil aerodinamico imaginario con un borde trasero esencialmente puntiagudo y que tiene una segunda longitud de cuerda que es mayor que la primera longitud de cuerda.Cualquiera de las realizaciones previamente descritas del elemento de cuchilla pueden ser utilizadas en el metodo.

10 Tfpicamente, la cuchilla del aerogenerador se fabrica como un miembro de carcasa de polfmero con fibra reforzada, tal como fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras plasticas o fibras vegetales impregnadas con epoxi, poliester o vinilester, opcionalmente con un material de nucleo, tal como polfmero espumado o balso.

El elemento de cuchilla puede por ejemplo ser fabricado como una estructura en emparedado que tiene un material de nucleo, tal como una espuma de PVC o madera de balso, cubierta con una capa de fibra impregnada con 15 polfmero. Esto es, el elemento de cuchilla se puede hacer del mismo material que la cuchilla del aerogenerador.

Breve Descripcion de los Dibujos.

La invencion se explica en detalle adelante con referencia a los dibujos, en los cuales La Figura 1 muestra un aerogenerador,

La Figura 2 es una vista esquematica de un perfil aerodinamico,

20 La Figura 3 es un primer elemento de cuchilla de acuerdo con la invencion montado en el lado de succion de una cuchilla de aerogenerador,

La Figura 4 es un segundo elemento de cuchilla de acuerdo con la invencion montada en el lado de presion de una cuchilla de aerogenerador.

La Figura 5 es un tercer elemento de cuchilla de acuerdo con la invencion montada alrededor del borde trasero de la 25 cuchilla de una cuchilla de aerogenerador,

La Figura 6 es una vista esquematica de una realizacion de una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con la invencion.

Descripcion detallada de la Invencion

La Figura 1 ilustra un aerogenerador moderno convencional de acuerdo conl asf llamado “Concepto danes” con una 30 torre 4, una barquilla 6 y un rotor con un eje de rotor sustancialmente horizontal. El rotor incluye un cubo 8 y tres cuchillas 10 que se extienden radialmente desde el cubo 8, cada una tiene una rafz 16 de cuchilla mas cercana al cubo y una punta de la cuchilla 14 mas alejada del cubo 8.

La Figura 2 muestra una vista esquematica de un perfil 50 aerodinamico de una cuchilla tfpica de un aerogenerador descrito con los varios parametros, que son tfpicamente utilizados para definir la forma geometrica de perfil 35 aerodinamico. El perfil 50 aerodinamico tiene un lado 52 de presion y un lado 54 de succion, que durante el uso, es decir, durante la rotacion del rotor, normalmente se enfrenta hacia el lado del viento que normalmente se enfrenta hacia barlovento y un lado de sotavento, respectivamente. El perfil aerodinamico 50 tiene una cuerda 60 con una longitud C de cuerda que se extiende entre el borde 56 delantero y un borde 58 trasero de la cuchilla. El perfil aerodinamico 50 tiene un grosor t, que se define como la distancia entre el lado 52 de presion y el lado 54 de 40 succion. El grosor t del perfil aerodinamico varfa a lo largo de la cuerda 60. La desviacion de un perfil simetrico es dada por la lfnea 62 de peralte, que es una lfnea media a traves del perfil 50 aerodinamico. La lfnea media se puede encontrar al dibujar cfrculos inscritos desde el borde 56 delantero al borde 58 trasero. La lfnea media sigue los centros de estos cfrculos inscritos y la desviacion o la distancia desde la cuerda 60 es denominada el peralte f. La simetrfa tambien se puede definir mediante el uso de los parametros denominados como el peralte superior y el 45 peralte inferior, que se definen como la distancia desde la cuerda 60 y el lado 54 de succion y el lado 52 de presion, respectivamente.

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Los perfiles aerodinamicos son a menudo caracterizados por los siguientes parametros: longitud c de la cuerda el peralte f maximo, la posicion df del peralte f maximo, el grosor t aerodinamico maximo, que es el diametro mas grande de los cfrculos inscritos a lo largo de la lfnea 62 del peralte medio, la posicion dt del grosor t maximo, y un radio (no mostrado) de nariz. Estos parametros son tfpicamente definidos como las proporciones de la longitud c de la cuerda.

La Figura 3 muestra la seccion transversal de una primera realizacion de un elemento 150 de cuchilla de acuerdo con la invencion montado en el borde trasero de una cuchilla de aerogenerador. La cuchilla del aerogenerador tiene un primer perfil 100 aerodinamico con un lado 104 de presion y un lado 105 de succion. El primer perfil 100 aerodinamico tiene una cuerda 101 con una primera longitud cn de cuerda que se extiende entre el borde 102 delantero y un borde 103 trasero de la cuchilla. El elemento 150 de cuchilla se monta cerca al borde 103 trasero de la cuchilla sobre el lado 105 de succion de la cuchilla, cambiando de esta manera el perfil aerodinamico a un perfil aerodinamico cambiado con un borde 153 trasero romo. El elemento 150 de cuchilla comprende una primera superficie 151, que se adapta para ajustar el contorno del lado 105 de succion de la cuchilla, y una segunda superficie 152, la cual, cuando el elemento 150 de cuchilla esta montado sobre la cuchilla, constituye parte del lado de succion del perfil cambiado. El perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil 160 aerodinamico imaginario con un borde trasero esencialmente puntiagudo y que tiene una segunda longitud c12 de cuerda, que es mayor que la primera longitud cn de cuerda.

Este elemento 150 de cuchilla es adecuado para cambiar el perfil de una parte longitudinal de la cuchilla aun asf llamado perfil trasero plano, donde el borde trasero es abierto y el lado de succion del lado de presion son halados alejandolos el uno del otro, suministrando asf un perfil, donde el lado de presion y el lado de succion son aproximadamente paralelos (o planos) cerca al borde trasero.

La Figura 4 muestra la seccion transversal de una segunda realizacion del elemento 250 de cuchilla de acuerdo con la invencion montada en el borde trasero de una cuchilla de aerogenerador. La cuchilla del aerogenerador tiene un primer perfil 200 aerodinamico con un lado 204 de presion y un lado 205 de succion. El primer perfil 200 aerodinamico tiene una cuerda 201 con una primera longitud c21 de cuerda que se extiende entre un borde 202 delantero y un borde 203 trasero de la cuchilla. El elemento 250 de cuchilla se monta cerca del borde 203 trasero de la cuchilla sobre el lado 204 de presion de la cuchilla, cambiando de esta manera el perfil aerodinamico a un perfil aerodinamico cambiado con un borde 253 trasero romo. El elemento 250 de cuchilla comprende una primera superficie 251, que se adapta para ajustar el contorno del lado 204 de presion de la cuchilla, y una segunda superficie 252, que, cuando el elemento 250 de cuchilla se monta sobre la cuchilla, constituye parte del lado de presion del perfil cambiado. El perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil 260 aerodinamico imaginario con un borde trasero esencialmente puntiagudo y que tiene una segunda longitud c22 de cuerda, que es mayor que la primera longitud c21 de cuerda.

Este elemento 250 de cuchilla es adecuado para cambiar el perfil de una parte longitudinal de la cuchilla a un perfil con un asf llamado postperalte, donde la lfnea de peralte media se dobla diferente hacia el lado de la presion de la cuchilla cerca al borde trasero de la cuchilla.

La Figura 5 muestra la seccion transversal de una tercera realizacion del elemento 350 de cuchilla de acuerdo con la invencion montada alrededor del borde trasero de una cuchilla de aerogenerador. La cuchilla de aerogenerador tiene un primer perfil 300 aerodinamico con un lado 304 de presion y un lado 305 de succion. El primer perfil 300 aerodinamico tiene una cuerda 301 con una primera longitud c31 de cuerda que se extiende entre un borde 302 delantero y un borde 303 trasero de la cuchilla. El elemento 350 de cuchilla se monta alrededor del borde 303 trasero de la cuchilla con una primera parte que se extiende a lo largo del lado 304 de presion de la cuchilla y una segunda parte que se extiende a lo largo del lado 305 de succion de la cuchilla, cambiando de esta manera el perfil aerodinamico a un perfil aerodinamico cambiado con un borde 353 trasero romo. El elemento 350 de cuchilla comprende una primera superficie 351, que se adapta para ajustar el contorno del lado 304 de presion de la cuchilla, y una segunda superficie 352, que - cuando el elemento 350 de cuchilla se monta sobre la cuchilla, constituye parte del lado de presion del perfil cambiado. El elemento 350 de cuchilla comprende adicionalmente una tercera superficie 361, que se adapta para ajustar el contorno del lado 305 de succion de la cuchilla, y una cuarta superficie 362, la cual - cuando el elemento 350 de cuchillas se monta sobre la cuchilla, constituye parte del lado de succion del perfil cambiado.

El perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil 360 aerodinamico imaginario con un borde trasero esencialmente puntiagudo y que tiene una segunda longitud c32 de cuerda, que es mayor que la primera longitud c31 de cuerda.

Este elemento 350 de cuchilla es adecuado para cambiar el perfil de una parte longitudinal de la cuchilla a una forma, donde el perfil 360 aerodinamico imaginario tiene un perfil, que es mas amplio pero de otra forma similar al

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primer perfil 300 aerodinamico. Esto es, las cuerdas del primer perfil aerodinamico y el perfil aerodinamico imaginario pueden ser sustancialmente coincidentes.

El borde trasero de los perfiles cambiados de las Figs. 3 y 4 tambien pueden descansar detras del borde trasero del mismo perfil similar a la realizacion de la Figura 5. Esto es, el elemento de cuchilla puede extenderse mas alla del perfil de cuchilla.

La Figura 6 muestra una vista esquematica de una realizacion de una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con la invencion. La cuchilla del aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla comprenden una cuchilla 10 de aerogenerador y un primer elemento 40 de cuchilla, un segundo elemento 42 de cuchilla, un tercer elemento 44 de cuchilla, y un cuarto elemento 46 de cuchilla montado sobre el lado de succion de la cuchilla 10 del aerogenerador.

La cuchilla 10 del aerogenerador es una cuchilla de aerogenerador convencional y comprende un area 30 de rafz mas cercana al cubo, un area 34 perfilada o aerodinamica alejada del cubo y un area 32 de transicion entre el area 30 de rafz y el area 34 aerodinamica. La cuchilla 10 comprende un borde 18 delantero que se enfrenta hacia la direccion de rotacion de la cuchilla 10, cuando la cuchilla esta montada sobre el cubo, y un borde 20 trasero que se enfrenta a la direccion opuesta al borde 18.

El area 34 aerodinamica (tambien denominada el area perfilada) tiene una forma de cuchilla ideal o casi ideal con respecto a generar levantamiento, donde el area 30 de rafz tiene una seccion transversal sustancialmente circular, que reduce la carga de las rafagas de viento y hace mas facil y seguro montar la cuchilla 10 al cubo. El diametro del area 30 de rafz es tfpicamente constante a lo largo del area 30 de rafz completa. El area 32 de transicion tiene una forma que cambia gradualmente desde la forma circular del area 30 de rafz al perfil aerodinamico del area 34 aerodinamica. El ancho del area 32 de transicion se incrementa sustancialmente de manera lineal con el incremento de la distancia L desde el cubo.

El area 34 aerodinamica tiene un perfil aerodinamico con una cuerda que se extiende entre el borde 18 delantero y el borde 20 trasero de la cuchilla 10. El ancho de la cuerda disminuye con el incremento de la distancia L desde el cubo. Se debe notar que las cuerdas de diferentes secciones de la cuchilla no necesariamente descansan en un plano comun, ya que la cuchilla puede ser torcionada y/o curvada (es decir predoblada), suministrando asf el plano de la cuerda con un curso entorchado y/o curvado correspondiente, siendo este mas a menudo el caso con el fin de compensar la velocidad local de la cuchilla que es dependiente del radio del cubo.

El primer elemento 40 de cuchilla, el segundo elemento 42 de cuchilla, el tercer elemento 44 de cuchilla, y el cuarto elemento 46 cambian el perfil de 4 diferentes partes longitudinales de la cuchilla 10, respectivamente. Alternativamente, los elementos de cuchilla se pueden suministrar como un elemento de cuchilla unico que se extiende a lo largo de una parte longitudinal grande de la cuchilla 10 y que tiene un perfil, que cambia en la direccion L longitudinal con el fin de ajustar el perfil que cambia de la cuchilla en la direccion L longitudinal.

Los cuatro elementos 42, 44, 46, 48 de cuchilla estan en la Figura 6 descrita como estando montados sobre el lado de succion de la cuchilla 10. Sin embargo, los elementos 42, 44, 46, 48 de cuchilla pueden por supuesto estar en cualquiera de los varios tipos descritos en las Figs. 3-5. Adicionalmente, los elementos 42, 44, 46, 48 de cuchilla se describen como estando mutuamente limitados. Sin embargo, tambien es posible montar los elementos de cuchilla de tal manera que algunos o todos ellos esten mutuamente separados en la direccion L longitudinal de la cuchilla 10.

La cuchilla del aerogenerador y las combinaciones del elemento de cuchilla como se muestran en la Figura 6, estan asf destinadas a reemplazar las cuchillas convencionales de por ejemplo un aerogenerador como se muestra en la Figura 1.

La invencion tambien suministra un metodo para cambiar el perfil aerodinamico de al menos una primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador, por ejemplo al montar uno de los elementos de cuchilla mostrados en las Figs. 3-5 en la primera parte longitudinal del borde trasero de la cuchilla. De esta manera, es posible cambiar la seccion transversal de la primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador desde un primer perfil aerodinamico que tiene un borde delantero y un borde trasero, donde el primer perfil aerodinamico tiene un borde trasero esencialmente puntiagudo, a un perfil aerodinamico cambiado con un borde trasero romo, y donde el perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil aerodinamico imaginario con un borde trasero escencialmente puntiagudo. Asf, es posible incrementar el ancho “ancho aerodinamico” como se ve del flujo de aire desde el lado de presion y el lado de succion, respectivamente al montar tal elemento de cuchilla sobre la superficie de la cuchilla del aerogenerador. La primera parte longitudinal puede por ejemplo ser cualquiera de las regiones en las cuales son colocados cualquiera de los elementos 42, 44, 46, 48 de cuchilla como se muestra en la Figura 6.

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Tambien es claro de la descripcion que los elementos de cuchilla se pueden utilizar para cambiar las propiedades aerodinamicas de cualquiera de los aerogeneradores convencionales al montar un elemento de cuchilla de acuerdo con la invencion sobre las cuchillas de los aerogeneradores ya instalados.

La invencion se ha descrito con referencia a una realizacion preferida. Sin embargo, el alcance de la invencion no se limita a la realizacion ilustrada, y las alteraciones y modificaciones se pueden llevar a cabo sin desviarse del alcance de la invencion. Los elementos de cuchilla son por ejemplo tambien adecuados para montar sobre una cuchilla de aerogenerador que tiene un perfil aerodinamico truncado. Asf, el elemento de cuchilla puede cambiar el perfil de tener un perfil truncado de un primer perfil aerodinamico imaginario con un borde trasero sustancialmente puntiagudo con una primera longitud de cuerda a un perfil truncado cambiado de un segundo perfil aerodinamico imaginario con un borde trasero sustancialmente puntiagudo con una segunda longitud de cuerda que es mayor que la primera longitud de cuerda. Tambien, es concebible suministrar un elemento de cuchilla del tipo, que se adapta para ajustarse alrededor del borde trasero de la cuchilla (de manera similar a la realizacion mostrada en la Figura 5), y que cambia el perfil de un primer perfil aerodinamico con un borde trasero esencialmente puntiagudo a un perfil cambiado con un borde trasero esencialmente puntiagudo, es decir, que el perfil cambiado es coincidente con el perfil imaginario.

Lista de numerales de referencia

2: aerogenerador

4: torre

6: barquilla

8: cubo

10: cuchilla

14: punta de cuchilla

16: rafz de cuchilla

18: borde delantero

20: borde trasero

30: area de rafz

32: area de transicion

34: area aerodinamica

40: primer elemento de cuchilla

42: segundo elemento de cuchilla

44: tercer elemento de cuchilla

46: cuarto elemento de cuchilla

50: perfil aerodinamico

52: lado de presion

54: lado de succion

56: borde delantero

58: borde trasero

62: linea de peralte/ linea media

100, 200, 300: primer perfil aerodinamico

101, 201, 301: primera cuerda

5 102, 202, 302: borde delantero

103, 203, 303: borde trasero

104, 204, 204: lado de presion

105, 205, 305: lado de succion

150, 250, 350: elemento de cuchilla

10 151, 251, 351: primera superficie/superficie montante

152, 252, 352: segunda superficie/ superficie de flujo

153, 253, 353: borde trasero romo/ borde trasero

160, 260, 360: perfil aerodinamico imaginario

361: tercera superficie

15 362: cuarta superficie

c: longitud de cuerda

dt: posicion del grosor maximo

df: posicion de peralte maximo

t: grosor

20 f: peralte

Claims

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1. Una cuchilla de aerogenerador y una combinacion de elemento de cuchilla que comprende:

- una cuchilla (10) de aerogenerador que tiene una direccion (L) longitudinal y una cuerda que se extiende transversalmente en la direccion longitudinal entre un borde (18) delantero y un borde (20) trasero, la cuchilla (10) comprende un perfil aerodinamico con un grosor entre el lado de succion y el lado de presion a lo largo de al menos una parte de la direccion longitudinal y con una posicion de grosor maxima entre el borde delantero y el borde trasero, y

-un elemento de cuchilla (42; 44; 46; 48; 150; 250; 350) montada en el borde (20) trasero de la cuchilla (10) en una primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador (10) caracterizada por que el elemento (10) de cuchilla tiene una forma de tal manera que, cuando se monta en la primera parte longitudinal de la cuchilla (10) del aerogenerador, esta cambia el perfil de la primera parte longitudinal de un primer perfil (100, 200, 300) aerodinamico con un borde (100, 200, 300) trasero esencialmente puntiagudo y una primera longitud (cn, c21, c31) de cuerda a un perfil aerodinamico cambiado con un borde (153, 253, 353) trasero romo, el perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil (160, 260, 360) aerodinamico con un borde trasero esencialmente puntiagudo y una segunda longitud (c12, c22, c32) de cuerda, que es mayor que la primera longitud (cn, c21, c31) de cuerda.
2. Una cuchilla de aerogenerador y una combinacion de elemento de cuchilla de acuerdo con la reivindicacion 1 en donde la cuchilla comprende:

-un contorno perfilado que cuando es impactado por un flujo de aire incidente genera un levantamiento, el contorno perfilado se divide en:

-un area (30) de rafz con un perfil sustancialmente circular mas cercano al extremo de rafz de la cuchilla,

-un area (34) aerodinamica con un perfil que genera levantamiento y que comprende un perfil aerodinamico mas alejado del extremo de rafz y mas cercano a un extremo de punta, y opcionalmente

-un area (32) de transicion entre el area (30) de rafz y el area (34) aerodinamica, el perfil del area (32) de transicion cambia gradualmente en la direccion radial desde el perfil circular del area de rafz al perfil que genera levantamiento del area aerodinamica,
3. Una cuchilla de aerogenerador y una combinacion de elemento de cuchilla de acuerdo con la reivindicacion 2, en donde el elemento de cuchilla se monta en el area aerodinamica de la cuchilla solamente.
4. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el grosor del perfil aerodinamico cambiado disminuye de manera continua desde la posicion de grosor maximo al borde (153, 253, 353) trasero romo.
5. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el elemento de cuchilla comprende una superficie (151, 251, 351) montante, una superficie (152, 252, 353) de flujo y un borde (153, 253, 353) trasero romo.
6. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con la reivindicacion 5, en donde la superficie montante (151, 261, 351) se ajusta a la al menos una parte del contorno de la cuchilla.
7. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en donde la superficie de flujos es continua.
8. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5-7, en donde la superficie de flujo esta conectada continuamente al perfil aerodinamico de la cuchilla.
9. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5-8, en donde la distancia entre la superficie montante y la superficie de flujo se incrementa hacia el borde trasero romo.
10. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la extension longitudinal del elemento de cuchilla y la primera parte

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longitudinal de la cuchilla es de al menos 3 metros, o al menos 5 metros, o al menos 7 metros, o al menos 10 metros.
11. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el borde (153, 253, 353) trasero romo tiene un grosor que es al menos 5% del grosor maximo del perfil de la cuchilla.
12. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el elemento (42; 44; 46; 48; 150; 250; 350) de cuchilla cuando se monta en la cuchilla del aerogenerador, se extiende a lo largo de al menos 10% de la cuerda.
13. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda longitud (c12, c22, c32) de cuerda es al menos 5% mayor que la primera longitud (cn, c21, c31) de cuerda.
14. Una cuchilla de aerogenerador y una combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el elemento (42; 44; 46; 48; 150; 250; 350) de cuchilla se adapta para montar sobre el lado de presion de la cuchilla.
15. Una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde el elemento de cuchilla se adapta para montar sobre el lado de succion de la cuchilla.
16. Una cuchilla de aerogenerador y una combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-13, en donde el elemento de cuchilla se adapta para ser montado alrededor del borde trasero de la cuchilla, de tal manera que la primera parte del elemento se extiende a lo largo de lado de presion de la cuchilla, y una segunda parte se extiende a lo largo del lado de succion de la cuchilla.
17. El rotor del aerogenerador que comprende al menos uno, preferiblemente tres, cuchillas de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.
18. El aerogenerador que comprende al menos una cuchilla de aerogenerador y la combinacion del elemento de cuchilla de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-16 o a un rotor del aerogenerador de acuerdo con la reivindicacion 17.
19. Un metodo para cambiar el perfil aerodinamico de al menos una primera parte longitudinal de una cuchilla de aerogenerador, caracterizada por que el metodo comprende las etapas de:

a) suministrar una cuchilla de aerogenerador con un primer perfil aerodinamico en la primera parte longitudinal de la cuchilla del aerogenerador que tiene un borde delantero y un borde trasero, el primer perfil aerodinamico tiene un borde trasero esencialmente puntiagudo y tiene una primera longitud de cuerda, y

b) montar el elemento de cuchilla sobre la cuchilla del aerogenerador en el borde trasero de la primera parte longitudinal de la cuchilla, el elemento de cuchilla cambia el perfil de la primera parte longitudinal a un perfil aerodinamico cambiado con el borde trasero romo, el perfil aerodinamico cambiado es un perfil truncado de un perfil aerodinamico imaginario con un borde trasero esencialmente puntiagudo y que tiene una segunda longitud de cuerda que es mayor que la primera longitud de cuerda en donde el elemento longitudinal del elemento de cuchilla y la primera parte longitudinal de la primera cuchilla es de al menos un metro, y en donde el elemento (42; 44; 46; 48; 150; 250; 350) de cuchilla cuando se monta en la cuchilla del aerogenerador se extiende a lo largo de al menos el 5% de la cuerda.