ES2854928T3 - Tapa de larguero para una pala de rotor de una turbina eólica y método de fabricación de una tapa de larguero - Google Patents

Abstract

Una pala de rotor para una turbina eólica, comprendiendo la pala (4) de rotor al menos una tapa (24) de larguero, en donde la tapa (24) de larguero está dispuesta a lo largo de una envergadura de la pala (24) de rotor y se extiende sustancialmente entre la raíz (12) del ala y la punta 5 (14) del ala, en donde la tapa de larguero comprende una pluralidad de haces (26) de mechas (30) de fibra, las cuales están incorporadas en una matriz para proporcionar un miembro reforzado con fibras, y en donde un área de una sección transversal de la tapa (24) de larguero en un plano del perfil aerodinámico de la pala (4) de rotor, disminuye con el aumento de la distancia a partir de la raíz (12) del ala y los haces (26) de mechas (30) de fibra están incorporados en la matriz, en donde un primer 10 haz (26) de mechas (30) de fibra comienza en una posición de la tapa (24) de larguero, la cual está cerca de la raíz (12) del ala y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta (14) del ala hasta una primera distancia máxima a partir de la raíz (12) del ala, y un segundo haz (26) de mechas (30) de fibra comienza en la posición de la tapa (24) de larguero, la cual está cerca a la raíz (12) del ala y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta (14) del ala hasta una segunda distancia máxima 15 a partir de la raíz del ala, en donde la segunda longitud (L2) del segundo haz (26) de mechas (30) de fibra es mayor que la primera longitud (L1) del primer haz (26) de mechas (30) de fibra, caracterizado porque la pluralidad de mechas (30) de fibra se coloca directamente en una media carcasa de la pala (4) de rotor durante la fabricación de la tapa (24) de larguero.

Description

DESCRIPCIÓN

Tapa de larguero para una pala de rotor de una turbina eólica y método de fabricación de una tapa de larguero Campo de la invención

La invención se refiere a una pala de rotor de una turbina eólica que comprende una tapa de larguero y a un método de fabricación de la pala de rotor. La invención también se refiere a una turbina eólica que tiene un rotor que comprende una pala de rotor.

Antecedentes

Como se conoce en general en la técnica, las turbinas eólicas, también denominadas plantas de energía accionadas por el viento o plantas de energía de viento tienen un rotor que lleva palas de rotor. Cada pala está montada al rotor en la raíz del ala y se extiende gradualmente hacia la punta del ala libre. La distancia entre la raíz del ala y la punta del ala se denomina la envergadura de la pala de rotor. Para las turbinas eólicas modernas, la envergadura puede medir aproximadamente 50 m, lo cual significa que las palas de rotor están sometidas a fuerzas considerables. La pala de rotor tiene un borde de ataque el cual es el borde de la pala de rotor que primero contacta el aire en movimiento. Opuesto al borde de ataque está el borde de salida donde el flujo de aire que ha sido separado por el borde de ataque vuelve a unirse después de pasar sobre la superficie de succión y la superficie de presión de la pala. Las propiedades aerodinámicas de la pala de rotor se definen principalmente por el perfil aerodinámico o el perfil del ala, el cual es la forma de la superficie de succión y la superficie de presión de la pala de rotor, si se considera en una sección transversal perpendicular a la envergadura.

Las palas de rotor se fabrican a menudo mediante la construcción de dos o más porciones de carcasa de revestimiento, por ejemplo, a partir de capas de tela tejida y resina sintética. A continuación, se colocan tapas de larguero en las porciones de carcasa. Típicamente, existe al menos una tapa de larguero superior, la cual está adyacente a la superficie de succión, y al menos una tapa de larguero inferior la cual está adyacente a la superficie de presión de la pala de rotor. Al menos una banda conecta la(s) tapa(s) de larguero superior e inferior y se proyecta sustancialmente a lo largo de las tapas de larguero. Esta banda, junto con la(s) tapa(s) de larguero superior e inferior forman un larguero o larguero de ala de la pala de rotor. El larguero acepta la mayoría de las fuerzas mecánicas durante el funcionamiento de la pala de rotor e introduce el momento angular en el árbol del rotor.

Las fuerzas, las cuales se aplican a las tapas de larguero durante el funcionamiento, son elevadas cerca a la raíz del ala y disminuyen con el aumento de la distancia a partir de la raíz del ala. Si se considera una fuerza de tracción a lo largo de la envergadura de la pala que comienza en la raíz del ala, el gráfico de la fuerza de tracción disminuye hacia la punta del ala. Las tapas de larguero deben aceptar cargas mecánicas elevadas cerca de la raíz del ala y fuerzas inferiores cerca de la punta del ala. Por consiguiente, un espesor o un área de una sección transversal de las tapas de larguero disminuye con el aumento de la distancia a partir de la raíz del ala.

De acuerdo con la técnica anterior, las tapas de larguero se fabrican utilizando una pluralidad de esteras de fibra, capas de malla o capas de tela tejida. El material fibroso se coloca en un molde en capas sucesivas superpuestas. Se realiza la impregnación utilizando una resina sintética y, posteriormente, se cura el compuesto, de modo que proporcione un miembro reforzado con fibra. Por ejemplo, el material fibroso se puede impregnar utilizando una infusión de resina asistida por vacío. Naturalmente, se puede aplicar material de fibra preimpregnado (fibras preimpregnadas) para fabricar la tapa de larguero. El curado de las fibras preimpregnadas se realiza típicamente mediante prensado en caliente.

Con el fin de proporcionar tapas de larguero que tengan una sección transversal decreciente, se cortan capas de malla, preferiblemente utilizando una máquina CNC. Las capas de malla, las cuales pueden ser capas UD, se cortan a la longitud deseada y se estrechan hacia uno de sus extremos a partir de un ancho inicial hasta un ancho reducido. Posteriormente, se envuelven capas de diferente longitud y se transportan a la instalación de producción de las palas de rotor. Sin embargo, el corte CNC produce cortes los cuales son típicamente desguazados. El material fibroso es costoso y desechar partes de este valioso material aumenta el coste de producción. Además, el corte CNC y el montaje final de la pala de rotor se realizan en diferentes lugares de producción. Las capas de malla deben embalarse y transportarse a la instalación para el montaje final de la pala de rotor. Después de su llegada, las capas de malla con corte CNC deben clasificarse por su longitud con el fin de prepararlas para su uso durante el montaje de la pala de rotor. Sin embargo, esta es una tarea que requiere mucho tiempo.

El coste de la máquina para el corte CNC, los gastos de transporte y la preparación intensiva en mano de obra de las capas de malla contribuyen al coste de producción de la tapa de larguero para palas de rotor de una turbina eólica.

El documento US 2006/172639 A1 divulga una tapa de larguero para una pala de rotor de una turbina eólica. La tapa de larguero está dispuesta a lo largo de una envergadura de la pala de rotor. Sin embargo, las tapas de larguero se fabrican utilizando una tela UD, la cual no es suficientemente eficiente.

El documento EP 2283995 A1 también divulga una tapa de larguero para una pala de rotor de una turbina eólica. Sin embargo, la manera de fabricar la tapa de larguero es bastante compleja y costosa.

Los documentos US 4 265 981 A y GB 1 207 065 A divulgan aspectos adicionales del uso y fabricación de materiales específicos.

Resumen

Es un objeto de la invención proporcionar una pala de rotor mejorada, una turbina eólica mejorada y un método mejorado de fabricación de la tapa de larguero.

El objeto se resuelve mediante el tema en cuestión de las reivindicaciones independientes 1 y 7.

En un aspecto de la invención, se proporciona una pala de rotor de una turbina eólica, comprendiendo la pala de rotor al menos una tapa de larguero. La tapa de larguero está configurada para estar dispuesta a lo largo de una envergadura de la pala de rotor y se extiende sustancialmente entre la raíz del ala y la punta del ala, cuando la tapa de larguero está montada en la pala de rotor. La tapa de larguero comprende una pluralidad de haces de mechas de fibra las cuales están incorporadas en una matriz de manera que proporcionen un miembro reforzado con fibra. Un área de una sección transversal de la tapa de larguero, la cual se considera en un plano del perfil aerodinámico de la pala de rotor, disminuye con el aumento de la distancia a partir de la raíz del ala. En otras palabras, la sección transversal de la tapa de larguero comienza con una primera área inicial cerca de la raíz del ala y disminuye a una segunda área, la cual es más pequeña que la primera área, en una sección de la tapa de larguero la cual está dispuesta cerca de la punta del ala. En la matriz están incorporados haces de mechas de fibra que tienen una longitud diferente. En particular, existe un primer haz de mechas de fibra que comienza en una posición de la tapa de larguero la cual está cerca de la raíz del ala. Este primer haz de mechas de fibra se extiende en la extensión longitudinal, es decir, en una dirección de la envergadura de la pala de rotor hacia la punta del ala. El primer haz de mechas de fibra se extiende hasta una primera distancia máxima a partir de la raíz del ala. Además, existe un segundo haz de mechas de fibra que comienza en la misma posición de la tapa de larguero como el primer haz de mechas de fibra y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta del ala hasta una segunda distancia máxima a partir de la raíz del ala. La segunda longitud del segundo haz de mechas de fibra es mayor que la primera longitud del primer haz de mechas de fibra. En otras palabras, el primer haz alcanza la primera distancia máxima la cual es más pequeña que la segunda distancia máxima la cual está definida por la segunda longitud del segundo haz.

Ventajosamente, la tapa de larguero de acuerdo con los aspectos de la invención se fabrica sin necesidad de capas de malla las cuales se cortan a una longitud y forma diferentes. Estas son reemplazadas por haces de mechas de fibra. Preferiblemente, se aplican fibras de carbono. Los haces de mechas de fibra pueden tener un diámetro el cual es de aproximadamente 10 mm. Los haces de mechas de fibra son pequeños en comparación al ancho de la tapa de larguero y cortando simplemente los haces de mechas de fibra a la longitud deseada, se puede lograr una sección transversal diferente de la tapa de larguero sin pérdida de material. Además, el corte de los haces de mechas de fibra se puede realizar en tiempo real y no requiere ningún hardware pesado, tal como una máquina de corte CNC. La mecha de fibra es un producto semiterminado el cual se proporciona típicamente en rollos grandes. El corte de las mechas de fibra se puede realizar directamente en el lugar de fabricación para el montaje final de la pala de rotor. Esto puede simplificar significativamente la logística de la producción, no existe transporte ni clasificación de capas de malla. De manera ventajosa, se puede esperar una reducción significativa en el coste de producción de la tapa de larguero. Finalmente, se puede aplicar un mismo producto semiterminado, es decir, los haces de mechas de fibra, para la fabricación de diferentes tapas de larguero las cuales son adecuadas, por ejemplo, para diferentes tamaños o tipos de palas de rotor.

La tapa de larguero se construye mediante piezas cortadas individualmente de un haz largo de mechas de fibra. El haz de mechas de fibra ventajosamente se corta en el lugar de fabricación.

El haz de mechas de fibra puede ser un haz el cual es trenzado o tendido. Además, los haces de mechas de fibra pueden envolverse. Pueden envolverse haces individuales de mechas de fibra o un grupo o pluralidad de mechas de fibra. Por ejemplo, los haces de mechas de fibra se pueden envolver utilizando una envoltura en espiral de una sola fibra o una envoltura en espiral de doble cruzado. Sin embargo, se puede aplicar cualquier otra tecnología de envoltura adecuada. El material el cual es utilizado para la envoltura puede ser diferente en comparación con el material de las fibras de las mechas de fibra. Por ejemplo, se pueden utilizar fibras de vidrio para envolver un haz de fibras de carbono. Otros materiales de envoltura adecuados pueden ser un material textil o polimérico. El material de envoltura puede ser una sola fibra o un haz de fibras. Sin embargo, la envoltura puede ser de tiras planas, un material de fibra tejida plana o un laminado.

Durante la infusión de la resina, existe el riesgo de que las mechas de fibra se deformen. Las mechas de fibra pueden pandearse o flexionarse o pueden de otra manera deformarse debido al impacto del vacío y la resina, por ejemplo, durante la infusión de resina asistida por vacío. Un material de pala de rotor que tiene una sección que comprende ondulaciones de haces puede causar un punto débil mecánico en algunos casos, por ejemplo, debido a una impregnación de resina insuficiente en las áreas de flexión o pandeo. De manera ventajosa, envolver el haz de mechas de fibra aumenta la rigidez de los haces. La flexión o el pandeo debido a la infusión de resina se reduce significativamente si no se impide por completo.

De acuerdo con una realización ventajosa de la invención, un número de haces de mechas de fibra en una determinada sección transversal de la tapa de larguero y a determinada distancia de la raíz del ala disminuye al disminuir el área de la sección transversal de la tapa de larguero. La sección transversal es sustancialmente paralela al perfil aerodinámico de la pala de rotor (es decir, perpendicular a la envergadura de la pala de rotor). En otras palabras, existe una correlación entre el área de la sección transversal de la tapa de larguero y el número de haces en dicha sección transversal. Por ejemplo, el número de haces en la sección transversal disminuye al disminuir el espesor de la tapa de larguero. Esto es para mantener un factor de llenado del material reforzado con fibra aproximadamente constante sobre la longitud de la tapa de larguero.

Ventajosamente, la pluralidad de haces de mechas de fibra comprende grupos. Los haces de cada grupo pueden tener entonces una longitud predeterminada y sustancialmente idéntica. La clasificación de los haces de mechas de fibra de acuerdo con su longitud puede simplificar la fabricación de la tapa de larguero.

Preferiblemente, la pala de rotor comprende al menos dos tapas de larguero, en donde un primer par de tapas de larguero está dispuesto adyacente a una superficie de succión de la pala de rotor y un segundo par de tapas de larguero está dispuesto adyacente a una superficie de presión de la pala de rotor.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona una turbina eólica que tiene un rotor que comprende al menos una pala de rotor de acuerdo con los aspectos de la invención.

Las ventajas iguales o similares las cuales ya se han mencionado con respecto a la pala de rotor se aplican a la turbina eólica de una manera igual o similar y, por lo tanto, no se repetirán.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona un método de fabricación de una tapa de larguero para una pala de rotor de la turbina eólica. La tapa de larguero está configurada para estar dispuesta a lo largo de una envergadura de la pala de rotor y se extiende sustancialmente entre la raíz del ala y la punta del ala, cuando la tapa de larguero está montada en la pala de rotor. Un primer haz de mechas de fibra está dispuesto en un molde para fabricar la tapa de larguero. El molde se proporciona para fabricar una tapa de larguero que tiene una sección transversal en un plano del perfil aerodinámico de la pala de rotor, en donde el área de la sección transversal disminuye con el aumento de la distancia a partir de la raíz del ala. El primer haz de mechas de fibra está dispuesto en el molde de manera que comience en una posición de la tapa de larguero la cual está cerca de la raíz del ala. El primer haz se extiende en la extensión longitudinal, es decir, en una dirección de la envergadura de la pala de rotor hacia la punta del ala hasta una primera distancia máxima a partir de la raíz del ala. El primer haz de mechas de fibra se corta a una primera longitud la cual determina las primeras distancias máximas a partir de la raíz del ala. Un segundo haz de mechas de fibra está dispuesto en el molde. El segundo haz de mechas de fibra comienza en la misma posición de la tapa de larguero como el primer haz de mechas de fibra y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta del ala hasta una segunda distancia máxima a partir de la raíz del ala. El segundo haz de mechas de fibra se corta en una segunda longitud la cual determina las segundas distancias máximas a partir de la raíz del ala. La segunda longitud del segundo haz de mechas de fibra es mayor que la primera longitud del primer haz de mechas de fibra.

Posteriormente, la pluralidad de haces de mechas de fibra se puede curar de manera que proporcione un miembro reforzado con fibras que comprende la pluralidad de haces de mechas de fibra los cuales están incorporados en una matriz. Esta etapa sirve para aumentar la estabilidad.

El haz de mechas de fibra se puede proporcionar como un producto semiterminado. El haz de mechas de fibra se puede disponer en un rollo, en donde se puede proporcionar un haz de mechas de fibra que tienen una longitud inicial grande. El primer haz y el segundo haz de mechas de fibra pueden cortarse consecutivamente a partir de estas mechas de fibra que tienen una longitud inicial la cual es mucho mayor que la segunda longitud. La longitud inicial puede ser mayor que la suma de la primera y la segunda longitud. Una magnitud de la longitud inicial del haz de mechas de fibra puede estar en el rango de cientos o incluso miles de metros.

El primer y segundo haz de mechas de fibra pueden estar dispuestos primero en el molde y luego, lo cual significa posteriormente, cortarse para obtener un haz de mechas de fibra de una longitud deseada. Los haces de mechas de fibra pueden tener un diámetro el cual es de aproximadamente 10 mm. Además, el corte de los haces de mechas de fibra se puede realizar en tiempo real. El corte de las mechas de fibra se puede realizar en el lugar de fabricación para el montaje final de la pala de rotor. El haz de mechas de fibra se proporciona en el lugar de fabricación para la fabricación de la pala de rotor. Por ejemplo, en un rollo grande. Primero se disponen los haces de mechas de fibra en el molde y luego se cortan directamente a la longitud deseada en el lugar de fabricación de la pala de rotor. De acuerdo con un aspecto ventajoso de la invención, los haces de mechas de fibra se envuelven antes de disponerlos en el molde. La envoltura se puede realizar de acuerdo con los aspectos de la invención mencionados anteriormente.

La pluralidad de haces de mechas de fibra se cura de manera que proporcione un miembro reforzado con fibras que forma una tapa de larguero que comprende la pluralidad de haces de mechas de fibra. Preferiblemente, la infusión de resina se realiza antes de curar el material fibroso, en donde se pueden aplicar métodos de infusión de resina comúnmente conocidos tales como infusión de resina asistida por vacío. Sin embargo, se pueden aplicar fibras preimpregnadas y, por consiguiente, no es necesario realizar una infusión de resina.

El método de acuerdo con los aspectos de la invención es ventajoso porque todas las etapas para fabricar la tapa de larguero se pueden realizar in situ y durante el montaje final de la pala de rotor. Ventajosamente, no existe la necesidad de capas de malla precortadas y no existe la necesidad de una preparación de estas capas que requiera mucho tiempo. Existe un material prefabricado, es decir, el haz de mechas de fibra el cual puede proporcionarse en un rollo grande y el cual puede aplicarse para fabricar una pluralidad de tapas de larguero diferentes.

De acuerdo con un aspecto ventajoso de la invención, el molde para la fabricación de la tapa de larguero forma parte de la carcasa de la pala de rotor. Esto significa, que la tapa de larguero se fabrica directamente dentro de la carcasa respectiva de la pala de rotor. Ventajosamente, no es necesario un molde adicional.

Otras ventajas del método de acuerdo con los aspectos de la invención son similares a las ventajas la cuales se han mencionado con respecto a la tapa de larguero de la pala de rotor. Por consiguiente, estos no se mencionarán repetidamente.

De acuerdo con otro aspecto de la invención, se proporciona una tapa de larguero reforzado con fibra la cual se puede obtener mediante el método de acuerdo con los aspectos de la invención.

También es concebible un aparato para realizar las etapas necesarias para fabricar una tapa de larguero de una pala de rotor de acuerdo con los aspectos de la invención. La invención, y en particular las etapas específicas de fabricación de la tapa de larguero descritas anteriormente en el presente documento, son particularmente aptas para realizarse con una máquina/aparato automatizado.

El aparato puede tener entonces ventajosamente medios para disponer haces de mechas de fibra en un molde. Los medios de disposición pueden configurarse para disponer el primer haz de mechas de fibra en un molde para fabricar la tapa de larguero. Como se describió anteriormente, la tapa de larguero puede tener una sección transversal en un plano del perfil aerodinámico de la pala de rotor, en donde el área de la sección transversal puede disminuir con el aumento de la distancia a partir de la raíz del ala. El primer haz de mechas de fibra puede comenzar en una posición de la tapa de larguero la cual está cerca de la raíz del ala y extenderse en la extensión longitudinal hacia la punta del ala hasta una primera distancia máxima a partir de la raíz del ala. Los medios para disponer los haces pueden ser, por ejemplo, un sujetador, una pinza, un gancho, un brazo recolector o similares.

El aparato comprende ventajosamente un medio para cortar los haces. Los medios de corte pueden configurarse entonces para cortar el primer haz de mechas de fibra a una primera longitud que determina las primeras distancias máximas a partir de la raíz del ala. Los medios de corte pueden ser o comprender una sierra, una cuchilla de corte o similares.

El aparato también puede tener un medio para disponer un segundo haz de mechas de fibra en el molde. Este puede ser el mismo como el de los medios de disposición para disponer el primer haz de mechas de fibra. El segundo haz de mechas de fibra puede comenzar en la posición de la tapa de larguero la cual está cerca de la raíz del ala y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta del ala hasta una segunda distancia máxima a partir de la raíz del ala. Los medios para disponer los segundos haces también pueden ser, por ejemplo, un sujetador, una pinza, un gancho, un brazo recolector o similares.

Ventajosamente, podría existir un medio de corte para cortar el segundo haz de mechas de fibra a una segunda longitud que determina las segundas distancias máximas a partir de la raíz del ala, en donde la segunda longitud es mayor que la primera longitud. Este medio de corte puede ser el mismo medio de corte que el utilizado para el primer haz.

El aparato puede comprender adicionalmente medios para envolver el haz de mechas de fibra antes de disponer el primer y/o el segundo haz en el molde.

Además de los aspectos anteriores, el aparato también puede configurarse para realizar algunas o todas las demás etapas de fabricación de acuerdo con los aspectos de la invención.

Ventajosamente, el aparato de acuerdo con la invención se puede instalar en el lugar de fabricación de la tapa de larguero.

El aparato de acuerdo con los aspectos anteriores de la invención es particularmente eficaz y ventajoso ya que el método de fabricación de la tapa de larguero de acuerdo con la invención permite una automatización mejorada. Esto se debe, por ejemplo, al hecho de que los haces no tienen una dirección de flexión preferida (aparte de una malla) impidiendo así arrugas u ondas incluso en un proceso automatizado.

Breve descripción de los dibujos

Otros aspectos y características de la invención resultan a partir de la siguiente descripción de realizaciones preferidas de la invención con referencia a los dibujos adjuntos, en donde

La Figura 1 es una turbina eólica de acuerdo con una realización de la invención,

La Figura 2 es una vista en perspectiva simplificada de una pala de rotor de acuerdo con una realización de la invención,

La Figura 3 es una vista superior simplificada de una pluralidad de haces de mechas de fibra para fabricar una tapa de larguero de acuerdo con una realización de la invención,

La Figura 4 es una sección transversal simplificada de la pluralidad de haces de mechas de fibra de la Figura 3, La Figura 5 es una vista en perspectiva simplificada de dicha pluralidad de haces de mechas de fibra de la Figura 3 y la Figura 4 y

La Figura 6 es una vista en perspectiva simplificada de un haz de mechas de fibra envuelto, de acuerdo con otra realización de la invención.

Descripción detallada de realizaciones de ejemplo

La Figura 1 es una vista simplificada de una turbina 2 eólica de acuerdo con una realización de la invención. La turbina 2 eólica comprende un rotor que tiene una pluralidad de palas 4 de rotor las cuales están montadas en un repartidor 6 de rotor. Una góndola 8 lleva un generador y un tren de transmisión el cual está acoplado al repartidor 6 de rotor. La góndola 8 está montada en una torre 10 la cual se basa en el mar, si la turbina 2 eólica es una planta de ultramar, o en el suelo si la turbina 2 eólica está con base en tierra.

Las palas 4 de rotor de la turbina 2 eólica pueden configurarse de acuerdo con la realización de la Figura 2 que muestra una vista en perspectiva simplificada de una pala 4 de rotor. La pala 4 de rotor comprende una raíz 12 del ala y una punta 14 del ala. Un borde 16 de ataque de la pala 4 de rotor es el punto más delantero el cual contacta el aire durante el funcionamiento de la pala 4 de rotor. Un borde 18 de salida está dispuesto opuesto al borde 16 de ataque. El perfil 20 aerodinámico de la pala 4 de rotor se ilustra en una sección transversal simplificada y define una forma de una superficie 22 de succión y una superficie de presión opuesta (no visible) de la pala 4 de rotor. Una distancia entre la raíz 12 del ala y la punta 14 del ala es una envergadura de una pala 4 de rotor. Una tapa 24 de larguero la cual está adyacente a la superficie 22 de succión de la pala 4 de rotor se muestra en línea discontinua. La tapa 24 de larguero se extiende sustancialmente a lo largo de la envergadura de la pala 4 de rotor entre la raíz 12 del ala y la punta 14 del ala. La dirección de la extensión longitudinal está indicada por la flecha S doble. Una flecha adicional indica una dirección D para medir una distancia a partir de la raíz 12 del ala en dirección de la extensión longitudinal.

En la Figura 3 existe una vista superior simplificada de una pluralidad de haces 26 de mechas de fibra para fabricar una tapa 24 de larguero de acuerdo con una realización de la invención. La Figura 4 proporciona una sección transversal simplificada a lo largo de la línea IV-IV de la Figura 3. La Figura 5 es una vista en perspectiva simplificada de la pluralidad de haces 26 de mechas de fibra, de acuerdo con la realización de la invención. La realización se explicará con más detalle haciendo referencia a las Figuras 3 a 5. En las figuras, la pluralidad de haces 26 para fabricar una tapa 24 de larguero se representa sin la matriz la cual rodea la pluralidad de haces 26. La pluralidad de haces 26 de mechas de fibra se extiende en una dirección S de la envergadura de la pala 4 de rotor. Esto se considera si la tapa 24 de larguero está montada en la pala 4 de rotor. La sección transversal en la Figura 4 es sustancialmente paralela al perfil 20 aerodinámico de la pala 4 de rotor. Un valor de la sección transversal, por ejemplo, el área de la sección transversal o, en otras palabras, el espesor de la tapa 24 de larguero, disminuye con el aumento de la distancia a partir de la raíz 12 del ala. Con la disminución del área de la sección transversal de la tapa 24 de larguero, disminuye el número de haces 26 de mechas de fibra, las cuales se pueden encontrar en esta sección transversal. Esto es para proporcionar una correlación entre el área de la sección transversal y el número de haces 26 de mechas de fibra en esta área. Un factor de llenado del material reforzado con fibras, el cual puede definirse como una relación entre un área de sección transversal la cual está ocupada por fibras y un área la cual está ocupada por la matriz envolvente, se mantiene aproximadamente constante a lo largo de la envergadura de la pala 4 de rotor.

Los haces 26 de mechas de fibra se cortan en longitudes L1, L2..Ln predeterminadas. Cada haz 26 de mechas de fibra se extiende hasta una distancia máxima a partir de la raíz 12 del ala. Esta distancia máxima se determina comenzando en la raíz 12 del ala, siguiendo la dirección D hasta un extremo del haz 26 de mechas de fibra el cual está alejado a partir de la raíz del ala. La longitud L1, L2..Ln del respectivo haz 26 de mechas de fibra determina la distancia máxima individual. Los haces 26 de mechas de fibra están dispuestos preferiblemente en capas posteriores (véase la Figura 4). Las diferentes longitudes L1, L2..Ln de los haces 26 de mechas de fibra reducen sucesivamente la sección transversal o el espesor de la tapa 24 de larguero con el aumento de la distancia a partir de la raíz 12 del ala. Naturalmente, el área de la sección transversal de la tapa 24 de larguero puede ser aproximadamente constante en una cantidad considerable de su longitud. Por ejemplo, la tapa 24 de larguero que comienza cerca de la raíz 12 del ala tiene un espesor aproximadamente constante durante al menos la mitad de su longitud total. En la segunda mitad, el espesor se reduce sucesivamente y el número de haces 26 en la sección transversal disminuye, como se muestra en las Figuras 3 a 5.

Los haces 26 de mechas de fibra pueden tener un diámetro de aproximadamente 10 mm. Ventajosamente, los haces 26 de mechas de fibra se cortan a las longitudes L1, L2..Ln deseadas directamente en el lugar de producción para fabricar la tapa 24 de larguero y la pala 4 de rotor. Ventajosamente, la pluralidad de haces 26 de mechas de fibra se colocan directamente en una media carcasa de la pala 4 de rotor la cual sirve como un molde para fabricar la tapa 24 de larguero. Después de la disposición de la pluralidad de haces 26 de mechas de fibra, el material fibroso se impregna utilizando una resina. En particular, las fibras para los haces 26 de mechas de fibra son fibras de carbono y la resina aplicada es una resina sintética. Ventajosamente, esto se aplica a todas las realizaciones de la invención.

La vista en perspectiva simplificada de la Figura 5 ilustra además la disminución sucesiva del espesor o sección transversal de la tapa 24 de larguero al aumentar la distancia a partir de la raíz 12 del ala debido a las diferentes longitudes L1, L2..Ln de los haces 26 de mechas de fibra.

Para proporcionar los haces 26 de mechas de fibra con una rigidez mayor, lo cual puede ser ventajoso para el proceso de moldeo, con el fin de impedir flexión o pandeo de los haces 26, los haces 26 de mechas de fibra se pueden envolver utilizando una envoltura 28 adecuada. En la Figura 6, existe una vista en perspectiva simplificada de un solo haz 26 de mechas 30 de fibra. En la Figura 6 sólo se representan unas pocas mechas 30 de fibra. La envoltura 28 puede ser una tira plana de material textil o polimérico. Sin embargo, se pueden aplicar fibras individuales para envolver el haz 26 de mechas de fibra. Se pueden aplicar diferentes tecnologías de envoltura, por ejemplo, envoltura en espiral o envoltura en espiral cruzada.

La tapa 24 de larguero puede fabricarse disponiendo un primer haz 26 o un primer grupo de haces 26 de mechas de fibra en un molde. Por ejemplo, el haz 26 más superior de la Figura 3 se coloca primero. El haz 26 se desenrolla a partir de un rollo grande que lleva el haz de mechas de fibra que tienen una longitud inicial la cual puede ser de cientos de metros. Después de la disposición del haz 26, este se corta a la longitud L1. El corte se realiza directamente en el lugar de producción. El haz 26 se extiende en la extensión longitudinal, es decir, en la dirección D a lo largo de la envergadura de la pala de rotor hacia la punta 14 del ala hasta una distancia máxima a partir de la raíz 12 del ala.

Posteriormente, se dispone en el molde un segundo haz 26 de mechas de fibra. Por ejemplo, el segundo haz 26 puede ser un haz que tiene una longitud L2 en la Figura 3. El segundo haz 26 comienza en la misma posición de la tapa 24 de larguero como el primer haz 26 de mechas de fibra y se extiende en la extensión longitudinal, es decir, en la dirección D, hacia la punta 14 del ala hasta una segunda distancia máxima a partir de la raíz 12 del ala. El segundo haz 26 de mechas de fibra se desenrolla a partir del rollo grande y se corta a la segunda longitud L2 la cual determina las segundas distancias máximas a partir de la raíz 12 del ala directamente en el lugar de producción. La segunda longitud L2 del segundo haz 26 de mechas de fibra es mayor que la primera longitud L1 del primer haz 26 de mechas de fibra.

Posteriormente, la pluralidad de haces 26 de mechas de fibra se cura de manera que proporcione un miembro reforzado con fibra que comprende la pluralidad de haces 26 de mechas de fibra las cuales están incorporadas en una matriz.

El haz 26 de mechas de fibra se puede proporcionar como un producto semiterminado el cual se proporciona en un rollo grande. El primer haz 26 (longitud L1) y el segundo haz 26 (longitud L2) de mechas de fibra pueden cortarse consecutivamente a partir de esta mecha de fibra que tiene una longitud inicial la cual es mucho mayor que la longitud L1, L2..Ln de los haces 26 de mechas de fibra.

El haz puede ser un material preimpregnado, es decir, un material de fibra preimpregnado con resina.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una pala de rotor para una turbina eólica, comprendiendo la pala (4) de rotor al menos una tapa (24) de larguero, en donde la tapa (24) de larguero está dispuesta a lo largo de una envergadura de la pala (24) de rotor y se extiende sustancialmente entre la raíz (12) del ala y la punta 5 (14) del ala, en donde la tapa de larguero comprende una pluralidad de haces (26) de mechas (30) de fibra, las cuales están incorporadas en una matriz para proporcionar un miembro reforzado con fibras, y en donde un área de una sección transversal de la tapa (24) de larguero en un plano del perfil aerodinámico de la pala (4) de rotor, disminuye con el aumento de la distancia a partir de la raíz (12) del ala y los haces (26) de mechas (30) de fibra están incorporados en la matriz, en donde un primer 10 haz (26) de mechas (30) de fibra comienza en una posición de la tapa (24) de larguero, la cual está cerca de la raíz (12) del ala y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta (14) del ala hasta una primera distancia máxima a partir de la raíz (12) del ala, y un segundo haz (26) de mechas (30) de fibra comienza en la posición de la tapa (24) de larguero, la cual está cerca a la raíz (12) del ala y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta (14) del ala hasta una segunda distancia máxima 15 a partir de la raíz del ala, en donde la segunda longitud (L2) del segundo haz (26) de mechas (30) de fibra es mayor que la primera longitud (L1) del primer haz (26) de mechas (30) de fibra, caracterizado porque la pluralidad de mechas (30) de fibra se coloca directamente en una media carcasa de la pala (4) de rotor durante la fabricación de la tapa (24) de larguero.

2. La pala de rotor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un número de haces (26) en la sección transversal de la tapa (24) de larguero disminuye al disminuir el área de la sección transversal de la tapa (24) de larguero.

3. La pala de rotor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde la pluralidad de haces (26) de mechas (30) de fibra comprende grupos de haces de mechas de fibra, en donde los haces (26) de mechas (30) de fibra de cada grupo tienen una longitud predeterminada y sustancialmente idéntica.

4. La pala de rotor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los haces (26) de mechas (30) de fibra están envueltos.

5. La pala de rotor de acuerdo con la reivindicación 4, en donde un material de la envoltura es diferente en comparación a un material de las fibras de las mechas (30) de fibra.

6. Una turbina (2) eólica que tiene un rotor que comprende al menos una pala (4) de rotor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

7. Un método de fabricación de una tapa (24) de larguero para una pala (4) de rotor de una turbina (2) eólica, en donde la tapa (24) de larguero está configurada para estar dispuesta a lo largo de una envergadura de la pala (4) de rotor y se extiende sustancialmente entre la raíz (12) del ala y la punta (14) del ala, cuando la tapa (24) de larguero está montada en la pala (4) de rotor, comprendiendo el método las etapas de:

disponer un primer haz (26) de mechas (30) de fibra en un molde para fabricar la tapa (24) de larguero que tiene una sección transversal en un plano del perfil aerodinámico de la pala (4) de rotor, en donde el área de la sección transversal disminuye con un aumento de la distancia a partir de la raíz (12) del ala, y en donde el primer haz (26) de mechas de fibra comienza en una posición 10 de la tapa de larguero la cual está cerca a la raíz (12) del ala y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta (14) del ala hasta unas primeras distancias máximas a partir de la raíz (12) del ala,

cortar el primer haz (26) de mechas (30) de fibra a una primera longitud (L1) determinando las primeras distancias máximas a partir de la raíz del ala,

disponer un segundo haz (26) de mechas (30) de fibra en el molde, en donde el segundo haz (26) de mechas (30) de fibra comienza en la posición de la tapa (24) de larguero la cual está cerca a la raíz (12) del ala y se extiende en la extensión longitudinal hacia la punta (14) del ala hasta una segunda distancia máxima a partir de la raíz del ala, y cortar el segundo haz (26) de mechas (30) de fibra a una segunda longitud (L2) determinando las segundas distancias máximas a partir de la raíz del ala, en donde la segunda longitud (L2) es mayor que la primera longitud (L1),

caracterizado porque

la pluralidad de mechas (30) de fibra se coloca directamente en una media carcasa de la pala (4) de rotor durante la fabricación de la tapa (24) de larguero.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, comprendiendo además: curar la pluralidad de haces (26) de mechas (30) de fibra para proporcionar un miembro reforzado con fibra que comprende la pluralidad de haces (26) de mechas (30) de fibra las cuales están incorporadas en una matriz.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, comprendiendo además: proporcionar una mecha (30) de fibra en el lugar de fabricación para la fabricación de la pala (4) de rotor, disponer y cortar el primer haz (26) y el segundo haz (26) de mechas (30) de fibra en el lugar de fabricación.

10. El método de fabricación de una tapa de larguero de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en donde el primer haz (26) y el segundo haz (26) de mechas (30) de fibra se cortan a partir de una mecha de fibra que tiene una longitud inicial la cual es mayor que la segunda longitud (L2) y/o mayor que la suma de la primera longitud (L1) y la segunda longitud (L2).

11. El método de fabricación de una tapa de larguero de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, comprendiendo además la etapa de envolver un haz (26) de mechas (30) de fibra antes de una disposición de la pluralidad de mechas (30) de fibra en el molde.