ES2829963T3 - Sistema y método de montaje y desmontaje de componentes de una turbina eólica - Google Patents

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Sayes José Miguel Garcia
Martinez De Lecea Alvaro Gorostidi
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Abstract

Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica, comprendiendo la turbina eólica una torre (14) que se apoya sobre una base, un rotor que comprende al menos una pala de rotor (6) que tiene una brida de conexión de pala (3) y una góndola (2) montada encima de la torre (14), un buje (11) conectado de forma giratoria a la góndola y que comprende una brida de conexión del buje (4) adaptada para conectarse de forma desmontable a la brida de conexión de la pala (3) de una pala de rotor (6), estando la brida de conexión del buje (4) conectada a un cojinete de paso de pala (20) que comprende orificios (7), en donde el sistema comprende: - un primer elemento de posicionamiento (1, 36) adaptado para ser fijado a la góndola (2) o a la torre (14) en un área superior; - un segundo elemento de posicionamiento (8) adaptado para unirse a la pala (6); estando el primer (1, 36) y el segundo (8) elementos de posicionamiento configurados para cooperar para proporcionar una posición precisa de la brida de conexión de la pala (3) antes de la conexión a la brida de conexión del buje (4), caracterizado por que el segundo elemento de posicionamiento (8) está adaptado para unirse a la pala (6) en un área de raíz de la pala, en donde el sistema comprende, además: - un primer elemento de guiado (12) configurado para conectarse de forma móvil al primer elemento de posicionamiento (1, 36) y/o al segundo (8) elemento de posicionamiento, para guiar el primer elemento de posicionamiento (1, 36) y/o el segundo (8) elemento de posicionamiento, de una manera que, cuando los elementos **(Ver fórmula)** de posicionamiento primero (1) y segundo (8) cooperan, se proporciona una trayectoria de la pala (6) sustancialmente paralela al eje de los orificios (7).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema y método de montaje y desmontaje de componentes de una turbina eólica
Antecedentes de la invención
Actualmente, existe una tendencia en el sector de la energía eólica hacia una mayor potencia nominal de las turbinas eólicas con el fin de reducir el coste de la energía. Esto provoca un posterior aumento de peso y dimensiones de la mayoría de los componentes que componen la turbina eólica, incluyendo el rotor. Otra tendencia para aumentar la captura de energía ha sido diseñar torres más altas para aprovechar una mayor energía eólica a niveles más altos sobre el suelo, la mayoría de los diseños tienen actualmente 100 m de altura y más.
Particularmente relevantes para los costes de montaje y mantenimiento son la altura de la torre, diámetro del rotor y peso del buje y las palas, debido a su impacto directo en la capacidad de la grúa y el coste de la misma, siendo el más importante el primero de ellos. La altura de la torre determina el sistema y el proceso necesarios para montar componentes relativamente pesados y/o voluminosos, como el buje o las palas: un aumento de altura implica mayores momentos de flexión que deben soportar las grúas, y que hacen necesario el uso de grúas de mayor capacidad que el peso real levantado y cuyo uso puede resultar realmente caro.
En el caso concreto de las operaciones de montaje de palas, hay tres procedimientos más comúnmente utilizados:
• Premontar el buje y las palas a nivel del suelo y elevar el sistema premontado a la parte superior de la góndola;
• Levantar y montar cada pala una a una en posición horizontal y conectarlas al buje en la parte superior de la torre. Para levantar la pala en tal posición y evitar que gire y colapse, este proceso requiere o bien dos grúas conectadas a la pala en ambos lados de la misma, o bien una sola grúa haciendo uso de una herramienta especial para compensar posibles variaciones del centro de gravedad de la pala en relación con la posición del punto de elevación;
• Levantar y montar cada pala una a una en posición vertical y conectarlas al buje en la parte superior de la torre. Por lo general, comprende un sistema de elevación y una pluralidad de poleas instaladas dentro del buje y la góndola, para evitar el uso de una grúa grande.
Entre los últimos de los procedimientos enumerados existen varias alternativas en el estado de la técnica:
La publicación de solicitud de patente estadounidense US 2009/0058096 (Wobben) divulga un método para montar o desmontar una pala de rotor de una instalación de energía eólica sin utilizar una grúa. Un cable se extiende entre una parte de la superficie exterior del buje de la instalación de energía eólica y la región inferior de la instalación de energía eólica. La pala del rotor se mueve a lo largo del cable hacia arriba al montar o hacia abajo al desmontar la pala.
El documento US8083212B2 divulga un método de montaje de una pala de rotor, lo que permite montar y desmontar la pala sin utilizar varias máquinas de construcción. El dispositivo de suspensión tiene una polea dentro del buje, una sección de sujeción dentro o fuera de una pala y un cabrestante. La polea lleva un cable de suspensión desde el buje del rotor, en el que se va a montar la pala, a la sección de sujeción fijada en el extremo de la raíz y dentro de la pala. La sección de sujeción sostiene el lado del extremo de montaje de la pala de manera que una línea que conecta el centro de gravedad de la pala y una sección de conexión a la que está conectado el cable de suspensión se cruza con el eje longitudinal de la pala. El cabrestante se coloca en el suelo y sube y baja la sección de sujeción/pala tirando y soltando la cuerda de suspensión.
El documento WO2011064659A2 describe un sistema para montar una pala de rotor que comprende un sistema de montante modular que incluye al menos una polea y dos vigas de montaje, estando cada viga de montaje conectada de forma desmontable a una brida de conexión del buje, colocando así la viga de la polea por encima de una brida de conexión de buje adicional y un sistema de polea de pala que incluye al menos una polea y que está conectado de forma desmontable a la porción de conector de pala de una pala de rotor. Para evitar cualquier daño a la brida de conexión del buje o al cojinete de paso, están alineados antes de entrar en contacto entre sí por medio de una pluralidad de cables flexibles, cada uno de ellos conectado a la pista exterior del cojinete de paso de la pala que se está montando, pasando a través de orificios en la brida respectiva del buje y además conectado a un montacargas dispuesto en el buje o la góndola. Las publicaciones descritas anteriormente tienen la desventaja de comprender elementos del sistema de elevación (es decir, poleas, cabrestantes, cables, etc.) dentro del buje y, por lo tanto, su posición para montar una pala no es adecuada para el montaje de otra: estos elementos deben montarse adecuadamente una vez por cada pala montada; eso es tres veces para un rotor convencional. Esta operación requiere mucho tiempo e incrementa el coste de todo el método. Es más, esos elementos tienen que ser desmontados y bajados al suelo una vez finalizada la operación, y así, deben trasladarse a una puerta de acceso que se encuentra en la parte trasera de la góndola o en la parte frontal del buje. Además y aún más importante, no proporcionan un sistema eficiente y robusto para posicionar y guiar la pala para que encaje con la brida de conexión del buje, siendo esta operación crucial para evitar que se infrinjan daños en cualquier elemento.
Es deseable proporcionar un aparato y un método, que faciliten la reparación y sustitución de palas de turbinas eólicas, minimizando el número de etapas y el tiempo requerido, no solo para el montaje/desmontaje de una sola pala, sino también de un rotor completo y, por lo tanto, reduce los costes de dicha reparación y reemplazo. El documento WO2010034288A1 divulga un sistema para montar o desmontar una pala de una turbina eólica de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.
Sumario de la invención
Con el fin de proporcionar una solución a los inconvenientes mencionados anteriormente de los sistemas y métodos del estado de la técnica, se divulgan en el presente documento un sistema y un método para montar y desmontar componentes de una turbina eólica.
comprendiendo la turbina eólica una torre que descansa en una base, un rotor que comprende al menos una pala de rotor que tiene una brida de conexión de pala y una góndola montada encima de la torre. El rotor comprende además un buje conectado de forma giratoria a una góndola y que comprende una pluralidad de bridas de conexión de buje adaptadas para conectarse de forma separable a una brida de conexión de pala de una pala de rotor.
El sistema para montar y desmontar componentes de una turbina eólica comprende además: al menos un primer elemento de posicionamiento adaptado para ser fijado a una góndola o a una torre en un área superior y configurado para proporcionar una posición precisa de la brida de conexión de la pala antes de la conexión a una brida de buje, es decir, de los pernos de la pala con los respectivos orificios en la brida del buje. Para este fin, está configurado para cooperar con un segundo elemento de posicionamiento correspondiente adaptado para unirse a la pala en un área de raíz de la pala. De este modo, se puede asegurar una posición adecuada de la brida de conexión de la pala con respecto a la brida de conexión del buje incluso levantando la pala desde un punto fijo a un componente no giratorio ubicado en la parte superior de una torre, por no rotar, lo que significa que no gira cuando el rotor gira, como por ejemplo, a una góndola o torre. Por lo tanto, proporciona la ventaja sobre los métodos más avanzados de levantar la pala desde un punto no giratorio al tiempo que garantiza una posición precisa de la pala con respecto al buje, evitando así la inclusión de elementos del sistema como poleas y cables dentro del buje, que deben cambiarse una vez por cada pala que se está montando.
En una realización, el sistema de la invención comprende además un elemento de guiado configurado para proporcionar una trayectoria adecuada del segundo elemento de posicionamiento en el movimiento final de la pala hacia el buje y cuando el primer y segundo elementos de posicionamiento cooperan. Por trayectoria adecuada, se entiende una trayectoria ascendente de la pala sustancialmente paralela al eje de un orificio de buje. El elemento de guiado está unido al primer elemento de posicionamiento, al segundo elemento de posicionamiento o a ambos. En una realización, está configurado para cooperar con un segundo elemento de guiado correspondiente unido a la pala.
El elemento de guiado aporta una ventaja adicional del sistema propuesto sobre el estado de la técnica que consiste en ajustar la trayectoria de la pala en su movimiento final para asegurar que, si el ángulo de la pala es adecuado, es decir, si los pernos de una pala están paralelos a los orificios en los que se van a insertar, y dado que la posición es precisa, la inserción de los pernos se realizará sin interferencia de los pernos con la brida del buje o cualquier otro componente. El ángulo de la pala se puede modificar mediante un cable de retención conectado a la pala y a una grúa de retención, por ejemplo.
Medios de soporte adaptados para unirse a la pala en un área de soporte de la pala ubicada entre un área máxima de cuerda y la punta de la pala para un mejor ajuste del ángulo de la pala en su movimiento final hacia el buje y antes de insertar el espárrago o los pernos de la pala en los respectivos orificios del buje. Los medios de soporte están adaptados para descansar sobre la torre o sobre al menos un cable tensado conectado entre el área del suelo y la góndola o torre. Proporcionan una alineación adecuada entre la brida de conexión del buje y la brida de conexión de la pala, separando el área de la pala de soporte de la torre a una distancia que, cuando los elementos de posicionamiento primero y segundo cooperan, el eje de un espárrago de pala es sustancialmente paralelo al eje de un orificio de conexión del buje.
Con el sistema propuesto, se requiere un número reducido de operaciones para montar un rotor completo con respecto a los métodos anteriores, al tener los elementos necesarios para el funcionamiento fijados a un componente no giratorio de la turbina eólica, se asegura un movimiento y posicionamiento precisos.
De ahora en adelante, los detalles de realizaciones específicas de la invención se describen con referencia a las figuras.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es una vista lateral general de un sistema para montar una pala en un buje.
La figura 2 es una vista general frontal de un sistema para montar una pala en un buje.
La figura 3 muestra una vista lateral de una góndola que comprende dos primeros elementos de posicionamiento y guiado y dos poleas.
La figura 4 muestra una vista superior de una góndola que comprende dos primeros elementos de posicionamiento y guiado y dos poleas.
La figura 5 muestra un detalle del sistema de montaje de una pala (etapa 1 de una secuencia de 4 etapas: segundo elemento de posicionamiento y guiado acercándose al primer elemento de posicionamiento y guiado).
La figura 6 muestra un detalle del sistema de montaje de una pala (etapa 2 de una secuencia de 4 etapas). La figura 7 muestra un detalle del sistema de montaje de una pala (etapa 3 de una secuencia de 4 etapas). La figura 8 muestra un detalle del sistema de montaje de una pala (etapa 4 de una secuencia de 4 etapas). La figura 9 es una vista lateral de una herramienta de elevación de pala utilizada en una realización preferida. La figura 10 es una vista superior de una herramienta de elevación de pala usada en una realización preferida. La figura 11 es una sección A-A' de la figura 10.
La figura 12 muestra una vista lateral de una turbina eólica que comprende un sistema como se describe en la memoria descriptiva más una herramienta de elevación de palas que comprende ruedas que se apoyan sobre la superficie de la torre.
La figura 13 muestra una vista frontal de una turbina eólica que comprende un sistema como se describe en la memoria descriptiva más una herramienta de elevación de palas que comprende ruedas que se apoyan sobre la superficie de la torre.
La figura 14 muestra una vista lateral de una turbina eólica que comprende un sistema como se describe en la memoria descriptiva en la que el primer elemento de guiado comprende un par de cables tensados unidos en un primer extremo a la región de la góndola, y en el segundo extremo, a un punto de sujeción provisto a nivel del suelo.
La figura 15 muestra una vista frontal de una turbina eólica que comprende un sistema como se describe en la memoria descriptiva en la que el primer elemento de guiado comprende un par de cables tensados unidos en un primer extremo a la región de la góndola, y en el segundo extremo, a un punto de sujeción provisto a nivel del suelo.
La figura 16 es una sección B-B' de la figura 14.
Descripción detallada de una realización preferida
Con referencia a los dibujos, el sistema de montaje y desmontaje de componentes de una turbina eólica comprende:
• Un primer elemento de posicionamiento (1) adaptado para ser fijado a una góndola (2) o a una torre en un área superior y configurado para proporcionar una posición precisa de la brida de conexión de la pala (3) antes de la conexión a una brida del buje (4), es decir, de los pernos (5) de la pala (6) con respectivos orificios (7) en la brida del buje (4). Para este fin, está configurado para cooperar con un segundo elemento de posicionamiento correspondiente (8) fijado a la pala (6) como se muestra en las figuras 9-11. Preferentemente, el sistema comprende dos primeros elementos de posicionamiento (1) ubicados en la góndola (2), unidos en la parte frontal del bastidor principal (9), uno a cada lado del árbol principal (10) mostrado en las figuras 3 y 4 y configurado para cooperar con dos segundos elementos de posicionamiento (8) fijados a la pala (6), para proporcionar una posición precisa de la brida de la pala (3) con respecto al buje (11). De manera opcional, los primeros elementos de posicionamiento (1) se fijan al bastidor principal (9) de tal manera que su posición con respecto al bastidor principal (9) se puede modificar de forma controlable cuando el segundo elemento de posicionamiento (8) se coloca correctamente en relación con eso, por ejemplo, moviéndolos en cualquiera de las tres direcciones de coordenadas por medio de actuadores lineales, medios de accionamiento, pernos o similares;
• Un elemento de guiado (12) situado en el área de la góndola (2) y configurado para proporcionar una trayectoria adecuada del segundo elemento de posicionamiento (8) en el movimiento final de la pala (6) hacia el buje (11). Por trayectoria adecuada, se entiende una trayectoria ascendente de la pala sustancialmente paralela al eje de un orificio de buje. Para este fin, en algunas realizaciones, está configurado para cooperar con un segundo elemento de guiado correspondiente (8) unido a la pala (6).
• Para un mejor ajuste del ángulo de la pala (6) en su movimiento final hacia el buje (11) y antes de insertar el espárrago o los pernos de la pala (5) en los respectivos orificios del buje (7), el sistema también comprende algunos medios de soporte (13) adaptados para unirse a la pala (6) en al menos un área de la pala de soporte ubicada entre un área máxima de cuerda y la punta de la pala. Se proporcionan otros medios de soporte en una herramienta de elevación de la pala (como se puede ver en la figura 12). Los medios de soporte (13) están adaptados para descansar sobre la torre (14) o sobre al menos un cable tensado (36) conectado entre el área del suelo y la góndola (2) o torre (14). Proporcionan una alineación adecuada entre la brida de conexión del buje (4) y la brida de conexión de la pala (3), separando el área de la pala de soporte de la torre (14) a una distancia que, cuando los elementos de posicionamiento primero (1) y segundo (8) cooperan, el eje de un espárrago o pernos de pala (5) es sustancialmente paralelo al eje de un orificio de conexión del buje (7).
El sistema de montaje y desmontaje de componentes de una turbina eólica de energía comprende además algunos medios de elevación que incluyen los siguientes elementos:
• Un sistema de poleas que incluye al menos una polea (15) conectada de forma desmontable al bastidor principal (9) de la turbina eólica. También se puede conectar (15) a cualquier otro componente fijo conectado con el bastidor principal (9) o torre (14). Dicha conexión puede realizarse mediante vigas o cualquier otro componente estructural con el fin de lograr una ubicación óptima de las poleas (15) con respecto al buje (11).
• Preferentemente, el sistema de poleas comprende dos poleas (15) en la parte frontal del bastidor principal (9), uno a cada lado de la góndola (2) como se muestra en las figuras 3 y 4. El sistema de poleas guía al menos un cable (16) desde una herramienta de elevación de la pala (17) en la que está dispuesto el segundo elemento de posicionamiento, a un sistema de elevación (18) como se muestra en la figura 1.
• Al menos un cable (16) conectado a una herramienta de elevación de la pala (17) en un lado y a un dispositivo de elevación (18) en el otro lado a través de una polea (15) prevista en la góndola (2). En una realización preferida hay dos cables (16) conectados a la herramienta de elevación de la pala (17) y a dos dispositivos de elevación (18) ubicados en el suelo en las proximidades de la base de la torre (14), a través de dos poleas (15) ubicadas en el interior de la góndola (2).
• Para bajar o subir una pala de rotor (6), el sistema comprende una especie de dispositivo de elevación (18). Dicho dispositivo de elevación (18) puede disponerse en el suelo, por ejemplo en un camión, o puede ser una parte integral de la turbina eólica, dispuesto, por ejemplo, en la góndola (2) o la torre (14). En la realización mostrada, el dispositivo de elevación (18), en forma de cabrestante, se encuentra en el suelo fuera de la turbina. El cabrestante es un dispositivo mecánico que se utiliza para subir o enrollar el cable (16) para tirar del cable (16) hacia adentro y levantar la pala (6) o dejar que el cable (16) salga para bajar la pala (6). En una realización preferida existen dos cabrestantes conectados a dos cables (16) ubicados en el suelo en las proximidades de la base de la torre (14).
Esta realización proporciona un grado de redundancia para evitar daños fatales de la pala (6) en caso de que se produzca un fallo del sistema, por ejemplo, de uno de los dos cabrestantes.
Los elementos del sistema se unen a la pala (6) y al bastidor principal (9) solo si se debe montar o bajar una pala (6) y, por lo tanto, no se agrega peso adicional a la turbina en su condición de operación.
• Preferentemente, la herramienta de elevación de la pala (17) está unida a la pala (6) en la superficie exterior. Una posibilidad para dicho accesorio es fijar la herramienta (17) mediante pernos (34) a pernos en T (35) incrustados en la pala (6) en el área de la raíz. Deben ser accesibles para su extracción una vez que la pala (6) esté conectada al buje (11) para poder descender la herramienta (17) y proceder a la conexión de otra pala (6). Para este fin, en una realización preferida, se proporcionan algunos orificios pasantes en los pernos en T como se muestra en las figuras 9-11.
Las figuras 5-8 muestran cuatro etapas diferentes en el proceso de montaje de una pala (6). En la figura 5 se muestra un detalle del sistema de montaje de una pala (6). Unido a un bastidor principal (9) de la turbina eólica, se muestran una de las poleas (15) y uno de los primeros elementos de posicionamiento (1) y uno de los primeros elementos de guiado (12) (estando los otros en el otro lado del árbol (10)). Se pasa un cable (16) a través de la polea (15) y se conecta a la herramienta de elevación de la pala (17) en uno de sus extremos y a un cabrestante (no representado) en el otro. En esta realización específica, el cable (16) también pasa a través de un primer orificio pasante (19) previsto en el primer elemento de posicionamiento (1).
La herramienta de elevación de la pala (17) está unida a la pala (6) mediante pernos (34) conectados a los pernos en T (35) en el área de la raíz. Este comprende un par de segundos elementos de posicionamiento (8), como se muestra en las figuras 9-11. Un par de cables (16) está conectado a la herramienta de elevación de la pala (17), en esta realización específica estando conectado directamente a los segundos elementos de posicionamiento (8), de forma más precisa, al extremo superior de ellos. Esta es una característica no requerida, pero puede ser ventajosa, por ejemplo, para fijar la herramienta de elevación de la pala (17) a la pala (6) cuando la pala ya está montada.
La brida de conexión de la pala (3) de la pala (6) está provista de pernos (5) que sobresalen a través de la misma y están configurados para conectarse a un cojinete de paso de pala (20) unido al buje (11), insertando dichos pernos (5) en los respectivos orificios (7).
El primer elemento de posicionamiento (1) está provisto de un segundo orificio (21) más grande que el extremo superior del segundo elemento de posicionamiento (8) (siendo por ejemplo de forma hemisférica o cónica) y configurado para asignar dicho segundo elemento de posicionamiento (8) en una posición específica. El primer elemento de posicionamiento (1) también está conectado a un primer elemento de guiado (12) de manera móvil, de tal forma que pueda moverse hacia arriba y hacia abajo y paralelo a los orificios (7) previstos en el cojinete de paso de pala (20).
También es importante el hecho de que el primer (1) y el segundo (8) elementos de posicionamiento están unidos al bastidor principal (9) y a la pala (6) respectivamente, en una posición tal que entren en contacto antes de que el extremo superior de los pernos (5) de la pala (6) alcancen el nivel de una tapa de buje (22). Esto brinda la posibilidad de ajustar la posición de cualquiera de esos elementos antes de la interferencia y daño potencial de los pernos (5) o la tapa del buje (22) o cualquier otro elemento en el presente documento.
En la segunda etapa, el segundo elemento de posicionamiento (8) está adecuadamente centrado con respecto al primer elemento de posicionamiento (1), la forma de cada uno de ellos lo permite ya que la pala (6) se desplaza hacia arriba mediante el cable (16) y el cabrestante. En el caso mostrado en las figuras 6, el segundo elemento de posicionamiento (8) comprende un extremo esférico (24) que se desliza en contacto con el segundo orificio (21) del primer elemento de posicionamiento (1). Preferiblemente en este punto pero obligatorio en la etapa tres, los pernos (5) de la pala deben estar paralelos a los orificios previstos en el buje para su inserción. Esto no se puede hacer dejando la pala en posición vertical: generalmente, los pernos sobresalen de la brida de conexión de la pala en 90°, siendo la brida de conexión de la pala perpendicular al eje de una pala, y el ángulo formado por el eje de la pala y un plano vertical imaginario debe mantenerse igual a la suma del ángulo de inclinación, más el ángulo de maniobra y el ángulo de maniobra previa, es decir, el ángulo que se forma idealmente entre un eje de la pala y el plano vertical cuando la pala finalmente se monta (siendo el ángulo de inclinación el ángulo formado por el eje del árbol y un plano horizontal; el ángulo de maniobra, el comprendido entre un eje de rotación de la pala y un plano perpendicular al eje del árbol; y el ángulo de maniobra previa, el ángulo formado entre el eje de rotación de la pala y un eje de la pala.
Para hacer esto, se puede usar un cable de retención (23) unido a una grúa de retención (no se muestra) como se muestra en la figura °1. En otra realización que se muestra en las figuras 12 y 13, el ángulo deseado de la pala (6) se establece mediante las dimensiones adecuadas de al menos un par de elementos de soporte (13) unidos a la herramienta de elevación de la pala (17) y descansando sobre la superficie de la torre (14). Estos elementos de soporte (13) pueden comprender una especie de ruedas (29) en su extremo en contacto con la superficie de la torre (14), para rodar sobre ella mientras se levanta la pala (6). En otra realización adicional, el ángulo deseado de la pala (6) se establece adaptando la posición de un punto de sujeción en el suelo de un par de cables guía (36) que actúan como primeros elementos de posicionamiento, como se muestra en las figuras 14 y 15.
En la etapa 3 mostrada en la figura 7, el primer elemento de posicionamiento (1) se mueve hacia arriba guiado por el primer elemento de guiado (12) cuando se eleva la pala (6), y, por lo tanto, la trayectoria del segundo elemento de posicionamiento (8) permanece paralela a los orificios (7) del cojinete de paso (20). El primer elemento de guiado (1) puede moverse hacia arriba directamente empujado por el segundo elemento de posicionamiento (8), o actuando sobre él a través de, por ejemplo, algunos pernos.
En este momento (antes de insertar los pernos (5) de la pala (6) en los respectivos orificios (7) ubicados en el cojinete de paso (20)), si dichos pernos de conexión de la pala (6) no están correctamente colocados en relación con los orificios (7), se puede realizar una corrección precisa ajustando la posición de los primeros elementos de posicionamiento (1) y guiado (12) unidos al bastidor principal (9). Por supuesto, se requiere coordinación al ajustar la posición en el caso de tener un elemento de posicionamiento (1) en cada lado del árbol (10) (lo mismo ocurre con los cables (16) y el accionamiento de los cabrestantes al levantar las palas (6)). De manera opcional, los cables (16) se pueden unir a un mismo árbol de un cabrestante.
Una vez que los pernos (5) estén adecuadamente colocados, el movimiento de elevación de la pala (6) se realiza en la dirección marcada por el elemento de guiado (12), es decir el ángulo deseado de la pala (6), con la pala colocada en un ángulo adecuado, estando los pernos de la pala paralelos a los orificios (7) del buje. Y, por último, tal y como se muestra en la figura 8, los pernos (5) de la pala (6) se insertan en los respectivos orificios (7) y se puede terminar la conexión de los mismos, por ejemplo, conectando tuercas a sus extremos.
Las figuras 9-11 muestran una realización de la herramienta de elevación de la pala (17) (la parte de raíz de una herramienta de elevación de la pala en una realización). Como se puede observar se fija a la pala (6) en la superficie exterior y se fija mediante pernos (34) a los pernos en T (35) incrustados en la pala (6) en el área de la raíz. Tienen que ser accesibles para la extracción una vez que la pala (6) esté conectada al buje (11) para poder descender la herramienta (17) y proceder a la conexión de otra pala. Para este fin, en una realización preferida, se proporcionan algunos orificios pasantes en los pernos en T (35).
Los cables (16) utilizados para levantar la pala (6) están conectados en su segundo extremo a la herramienta de elevación de la pala (17).
En una realización preferida, la herramienta de elevación de la pala (17) comprende dos mitades (27) conectadas de forma giratoria a través de una bisagra (25). Esta característica facilita las operaciones de acoplar y desconectar la herramienta de elevación (17). También se proporciona un elemento de fijación de seguridad (26) para cerrar y unir las mitades (27) en forma de pistón hidráulico, por ejemplo.
Se proporcionan un par de segundos elementos de posicionamiento (8) en dos lados de la herramienta de elevación de la pala (17), configurada para cooperar con los primeros elementos de posicionamiento (1) unidos al bastidor principal (9) o torre (14).
La forma en que la herramienta de elevación de la pala se une a la pala, de forma más precisa, la posición de la misma se describe a continuación. Como la herramienta de elevación de la pala (17) comprende segundos elementos de posicionamiento (8) que afectarían la posición de los pernos (5) con respecto a los orificios asociados (7) comprendidos en el buje (11), o el cojinete de paso (20), la posición de esos elementos (8) con respecto a los pernos (5) antes de cualquier operación de elevación debe ser precisa.
También, en una realización preferida, al realizar el montaje/desmontaje de una pala (6), el buje (11) está orientado contra el viento y la pala (6) se eleva en una posición de pluma para minimizar el empuje provocado por el viento y garantizar un funcionamiento seguro. El cojinete de paso (20) también está posicionado en posición de pluma, y debe asegurarse que cada perno (5) ingrese en su respectivo orificio ( 7 ) (un error de una posición girada tiene un impacto realmente negativo en la producción y las cargas). Se insertará un perno que indica la posición cero en el orificio de la posición cero del cojinete de paso de las palas (20).
Para este fin, la orientación de la herramienta de elevación de la pala (17) con respecto a los pernos (5) de la pala (6) se controla colocando un perno (34) en el perno en T asociado (35). Para facilitar este tipo de operaciones, pernos de colores, Pueden proporcionarse orificios y partes de la herramienta de elevación de la pala (17).
El sistema comprende además medios de soporte (13) adaptados para unirse a la pala (6) en un área de soporte de la pala situada entre un área máxima de cuerda y la punta de la pala; estando los medios de soporte adaptados para descansar sobre la torre (14) o sobre al menos un cable tensado y para separar el área de la pala de soporte de la torre (14) a una distancia que, cuando los elementos de posicionamiento primero (1) y segundo (8) cooperan, el eje del espárrago de la pala es sustancialmente paralelo al eje del orificio de conexión del buje
En otra realización, la herramienta de elevación de la pala (17) comprende una parte de soporte configurada para estar ubicada en un área de soporte de la pala ubicada entre un área máxima de cuerda y la punta de la pala, por ejemplo, la región del centro de gravedad y unido a una parte de la raíz para que se mueva hacia arriba a medida que la parte de la raíz es tirada por los cables (16) y la parte de la raíz está configurada como se explicó anteriormente. Esta parte de soporte comprende una especie de cunas elásticas ajustables configuradas para adaptarse a la forma del perfil de la pala en el área de la pala de soporte para transmitir parte de las cargas de peso de la pala (6) ya sea a una torre (14) o a un par de cables de guiado (36) que actúan como primeros elementos de posicionamiento, sin dañar la superficie de la pala. Para este fin, la parte de soporte comprende unos medios de soporte adaptados para descansar sobre la torre o sobre al menos un cable tensado y para separar el área de la pala de soporte de la torre a una distancia que, cuando el primer y segundo elemento de posicionamiento cooperan, el eje del perno de la pala es sustancialmente paralelo al eje del orificio de conexión del buje.
Las figuras 12-15 muestran dos realizaciones en las que la herramienta de elevación de la pala (17) comprende una parte de centro de gravedad unida a una parte de raíz (31) como se explicó anteriormente.
En la realización mostrada en las figuras 12 y 13, un par de elementos de soporte (13) están conectados a la herramienta de elevación de la pala (17) en la parte de soporte (30) y descansando sobre la superficie de la torre (14). Estos elementos de soporte (13) pueden comprender una especie de ruedas (29) en su extremo en contacto con la superficie de la torre (14), para rodar sobre ella mientras se levanta la pala (6). Su longitud está configurada para adecuarse tanto a las dimensiones de la torre (14) como a la góndola (2) de tal manera que, cuando los pernos (5) en la base de la pala están a punto de insertarse en los respectivos orificios (7), se asegura el ángulo deseado de la pala (6) y el segundo elemento de posicionamiento (8) encaja en su posición dentro del primer elemento de posicionamiento (1). En una realización, esos elementos de soporte (13) comprenden algún tipo de actuadores, como por ejemplo, pistón eléctrico o hidráulico, para variar su longitud y ajustar el ángulo de la pala.
En una realización, también un elemento de soporte (13) provisto de ruedas (29) está conectado a la herramienta de elevación de la pala (17) en la parte de raíz (31) con el fin de lograr una estabilidad mejorada de la pala cuando se eleva.
En la realización que se muestra en las figuras 14 y 15, los primeros elementos de guiado sirven también como primeros elementos de posicionamiento y son un par de cables de guiado tensados (36) unidos al bastidor principal (9), siendo su posición del punto de unión en el bastidor principal ajustable para proporcionar una posición precisa de los pernos de la pala con respecto a los orificios. Los cables de guiado también están conectados a un punto de fijación (28) previsto en el suelo. Su ángulo se fija ajustando la posición de dichos puntos de fijación (28) en el suelo. En dicha realización, la herramienta de elevación de la pala (17) también comprende una parte de soporte (30) y una parte de raíz (31) que se desliza descansando sobre los cables de guiado. Con este fin, ambas (30, 31) están provistas de segundos elementos de guiado (32) configurados para cooperar con los cables (36) que actúan como primeros elementos de guiado. Estos segundos elementos de guiado actúan así como los segundos elementos de posicionamiento.
La posición de los puntos de enganche (28) en el suelo se adapta de tal manera que, cuando los pernos (5) en la base de la pala están a punto de insertarse en los respectivos orificios (7), se asegura el ángulo deseado de la pala (6). Como se ha dicho antes, aquellos cables (36) que actúan como primeros elementos de guiado se unen al bastidor principal (9) (u otra parte estacionaria como por ejemplo la torre (14)) a un punto de unión cuya posición se puede ajustar para garantizar la coincidencia de los pernos con los orificios (7).
Cuando finalmente se conecta la pala (6) a la brida del buje (4) mediante el cojinete de paso (20), el sistema se desmonta utilizando herramientas convencionales de uso frecuente para tal fin dentro del estado de la técnica, como un montacargas. Para bajar la herramienta de elevación de la pala (17), se utilizan los cables (16) utilizados para levantar la pala (6).
En una realización preferida, la cubierta de la góndola (33) está adaptada con una puerta de servicio en la parte inferior de la misma en el área donde se encuentran los elementos del sistema.
Un método para montar y desmontar una pala con tal sistema también está dentro del ámbito de esta invención.

Claims (18)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica, comprendiendo la turbina eólica una torre (14) que se apoya sobre una base, un rotor que comprende al menos una pala de rotor (6) que tiene una brida de conexión de pala (3) y una góndola (2) montada encima de la torre (14), un buje (11) conectado de forma giratoria a la góndola y que comprende una brida de conexión del buje (4) adaptada para conectarse de forma desmontable a la brida de conexión de la pala (3) de una pala de rotor (6), estando la brida de conexión del buje (4) conectada a un cojinete de paso de pala (20) que comprende orificios (7), en donde el sistema comprende:
• un primer elemento de posicionamiento (1, 36) adaptado para ser fijado a la góndola (2) o a la torre (14) en un área superior;
• un segundo elemento de posicionamiento (8) adaptado para unirse a la pala (6); estando el primer (1, 36) y el segundo (8) elementos de posicionamiento configurados para cooperar para proporcionar una posición precisa de la brida de conexión de la pala (3) antes de la conexión a la brida de conexión del buje (4), caracterizado por que el segundo elemento de posicionamiento (8) está adaptado para unirse a la pala (6) en un área de raíz de la pala, en donde el sistema comprende, además:
• un primer elemento de guiado (12) configurado para conectarse de forma móvil al primer elemento de posicionamiento (1, 36) y/o al segundo (8) elemento de posicionamiento, para guiar el primer elemento de posicionamiento (1,36) y/o el segundo (8) elemento de posicionamiento, de una manera que, cuando los elementos de posicionamiento primero (1) y segundo (8) cooperan, se proporciona una trayectoria de la pala (6) sustancialmente paralela al eje de los orificios (7).
2. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado por que la brida de conexión de la pala (3) de la pala del rotor (6) comprende al menos un espárrago de la pala (5) configurado para insertarse en al menos un orificio de conexión del buje (7) dispuesto en la brida de conexión del buje (4), comprendiendo el sistema, además:
• un medio de soporte (13) adaptado para unirse a la pala (6) en un área de soporte de la pala ubicada entre un área máxima de cuerda y la punta de la pala, estando los medios de soporte (13) adaptados para descansar sobre la torre (14) o sobre al menos un cable tensado (36) y para separar el área de la pala de soporte de la torre (14) a una distancia que, cuando el primer (1, 36) y el segundo (8) elemento de posicionamiento cooperan, el eje del espárrago de la pala (5) es sustancialmente paralelo al eje del orificio de conexión del buje (7).
3. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el área de soporte de la pala está ubicada entre el área máxima de la cuerda y el área del centro de gravedad.
4. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que los medios de soporte (13) comprenden ruedas (29) en su extremo que contactan con la superficie de la torre (14) configurada para rodar sobre ella cuando se eleva la pala (6).
5. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que los medios de soporte (13) comprenden actuadores, configurados para variar su dimensión y ajustar una distancia entre la pala (6) y la torre (14).
6. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que los medios de soporte (13) comprenden dos elementos deslizantes configurados para deslizarse sobre dos cables tensados (36) a medida que se eleva la pala (6).
7. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el sistema comprende además medios de elevación para levantar la pala (6).
8. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que los medios de elevación comprenden:
• al menos un dispositivo de elevación (18) ubicado en el suelo;
• al menos un cable (16) conectado a una herramienta de elevación de la pala (17) por un primer lado del cable (16) y al dispositivo de elevación (18) por un segundo lado del cable (16), y
• un sistema de poleas que incluye al menos una polea (15) conectada de forma desmontable a un componente fijo conectado con un bastidor principal de la turbina eólica o con una torre (14) configurada para guiar al menos un cable (16) desde una pala (6) al dispositivo de elevación (18).
9. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que el sistema de poleas comprende dos poleas (15) en la parte frontal del bastidor principal (9), uno a cada lado del árbol principal (10).
10. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado por que comprende dos primeros elementos de posicionamiento (1) ubicados en la parte frontal del árbol principal (10), uno a cada lado del árbol principal (10).
11. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado por que los primeros elementos de posicionamiento (1) están fijados de tal manera que su posición con respecto al árbol principal (10) es modificable.
12. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende además una herramienta de elevación de la pala (17) configurada para unirse a la pala (6) en la superficie exterior, estando fijado el segundo elemento de posicionamiento (8) a la herramienta de elevación de la pala (17).
13. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que la herramienta de elevación de la pala (17) comprende una parte de raíz configurada para ser unida a un cable (16) en el que se fija el segundo elemento de posicionamiento (8).
14. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque la pala (6) comprende una pluralidad de pernos en T (35) incrustados en el área de la pala de raíz, en el que la parte de la raíz de la herramienta de elevación de la pala (17) se fija mediante pernos (34) a al menos tres pernos en T (35).
15. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado por que la herramienta de elevación de la pala (17) comprende dos mitades (27) conectadas de forma giratoria a través de una bisagra (25), y en el que un elemento de sujeción de seguridad (26) para cerrar y unir las mitades (27) también está previsto en forma de un pistón hidráulico.
16. Sistema de montaje o desmontaje de una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado por que la herramienta de elevación de la pala (17) comprende dos segundos elementos de posicionamiento (8) cada uno provisto en cada una de las mitades (27) de la herramienta de elevación de la pala (17) y configurado para cooperar con los primeros elementos de posicionamiento (36) unidos al árbol principal (10) o a la torre (14).
17. Método para el montaje de una pala de una turbina eólica, comprendiendo la turbina eólica una torre (14) que se apoya sobre una base, una góndola (2) montada sobre la torre (14), un buje conectado de forma giratoria a la góndola (2), comprendiendo el buje (11) una brida de conexión del buje (4) adaptada para conectarse de forma desmontable a una brida de conexión de la pala (3) de una pala de rotor (6), estando la brida de conexión del buje (4) conectada a un cojinete de paso de pala (20) que comprende orificios (7), en donde el método comprende las etapas de:
• fijar un primer elemento de posicionamiento (1, 36) en la góndola o en la parte superior de la torre,
• fijar un segundo elemento de posicionamiento (8) a la pala (6),
• levantar la pala (6) hasta la proximidad de la brida de conexión del buje (4) mediante los medios de elevación y, • proporcionar una posición precisa de la brida de conexión de la pala (3) mediante la cooperación del primer (1, 36) y segundo elemento de posicionamiento (8), caracterizado por que el método comprende además las etapas de:
• fijar el segundo elemento de posicionamiento (8) a la pala (6) en un área de raíz de la pala;
• conectar de forma móvil el primer elemento de posicionamiento (1, 36) y/o el segundo elemento de posicionamiento (8) al primer elemento de guiado (12); y
• elevar la pala (6), mientras que el primer (1, 36) y/o segundo (8) elemento de posicionamiento se mueve hacia arriba guiado por el primer elemento de guiado (12) de manera que la trayectoria del segundo elemento de posicionamiento (8) sea paralela a los orificios (7), a través de una cooperación entre el primer y el segundo medio de posicionamiento.
18. Método para montar una pala de una turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 17, en el que la brida de conexión de la pala (3) de la pala del rotor (6) comprende al menos un espárrago de la pala (5) configurado para insertarse en el al menos un orificio de conexión del buje (7), caracterizado por que el método comprende además la etapa de: unir un medio de soporte (13) a la pala (6) en un área de soporte de la pala ubicada entre un área máxima de cuerda y la punta de la pala, descansando los medios de soporte (13) sobre la torre (14) o sobre al menos un cable tensado (36) cuando la pala (6) es levantada por medio de medios de elevación y separando el área de la pala de apoyo de la torre (14) en una distancia que, cuando cooperan los elementos de posicionamiento primero (1, 36) y segundo (8), el eje del espárrago de la pala (5) es sustancialmente paralelo al eje del orificio de conexión del buje (7).
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