ES2881788T3 - Sistema de transporte y almacenamiento para una pala de turbina eólica - Google Patents
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Abstract
Sistema de transporte y almacenamiento para una pala de turbina eólica (10), teniendo la pala un contorno perfilado que incluye un lado de presión (52) y un lado de succión (54), y un borde de ataque (18) y un borde de salida (20) con una cuerda (60) que tiene una longitud de cuerda que se extiende entre ellos, extendiéndose la pala de turbina eólica (10) en una dirección de envergadura entre un extremo de raíz (16) y un extremo de punta (14), en el que el sistema comprende un conjunto de bastidor de raíz que comprende al menos un receptáculo de extremo de raíz (68) y un bastidor de extremo de raíz, en el que el receptáculo de extremo de raíz (68) se monta en el bastidor de extremo de raíz, comprendiendo el sistema además un conjunto de bastidor de punta que comprende al menos un receptáculo de extremo de punta (70) y un bastidor de extremo de punta, en el que el receptáculo de extremo de punta (70) se monta en el bastidor del extremo de punta, en el que el bastidor de extremo de raíz y/o el bastidor de extremo de punta comprenden cada uno una primera parte de bastidor lateral (72) y una segunda parte de bastidor lateral (74) que están lateralmente separadas y que están mutuamente conectadas de forma rígida por medio de al menos una parte de bastidor transversal que se extiende transversalmente, en la que cada parte de bastidor lateral comprende un miembro superior (84) dispuesto sustancialmente de forma horizontal, un miembro inferior (86) dispuesto sustancialmente de forma horizontal opuesto al miembro superior (84), una viga central (88) dispuesta sustancialmente de forma vertical y que conecta el miembro superior (84) al miembro inferior (86), una primera y una segunda viga inclinada superior (90, 92) dispuestas en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada superior se extiende entre el miembro superior (84) y la viga central (88), una primera y una segunda viga inclinada inferior (94, 96) dispuestas en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada inferior se extiende entre el miembro inferior (86) y la viga central (88).
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema de transporte y almacenamiento para una pala de turbina eólica
Campo de la invención
[0001] La presente invención se refiere a un sistema de transporte y almacenamiento para una pala de turbina eólica. En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso del sistema para transportar y/o almacenar una o más palas de turbina eólica.
Antecedentes de la invención
[0002] La energía eólica se está volviendo cada vez más popular debido a su producción de energía limpia y respetuosa con el medio ambiente. Las palas de rotor de las turbinas eólicas modernas capturan la energía eólica cinética usando un sofisticado diseño de palas creado para maximizar la eficacia. Las palas de la turbina actualmente pueden superar los 80 metros de largo y 4 metros de ancho. Las palas se fabrican típicamente con un material polimérico reforzado con fibra y comprenden una mitad de carcasa del lado de presión y una mitad de carcasa del lado de succión. El perfil de sección transversal de una pala típica incluye un perfil alar para crear un flujo de aire que da lugar a una diferencia de presión entre ambos lados. La fuerza de sustentación resultante genera un par de torsión para producir electricidad.
[0003] El transporte de palas de turbina eólica desde un sitio de producción a una central de energía eólica requiere muchas etapas de transporte. Típicamente, las palas se transportan en camión, tren o barco y nuevamente en camión hasta el sitio de la central de energía eólica. Adicionalmente, se necesita recargar entre los diferentes tipos de transporte. Finalmente, las palas se almacenan en la instalación de producción y en el sitio de la central de energía de la turbina eólica. Debido al tamaño y la fragilidad de las palas de rotor grandes, las palas se pueden dañar durante el transporte, así como durante la carga y descarga. Dicho daño puede degradar gravemente el rendimiento de las palas. Por lo tanto, las palas se deben embalar cuidadosamente para garantizar que no se dañen.
[0004] En vista de las crecientes dimensiones de las palas de turbinas eólicas modernas, cada vez es más complicado y costoso transportar las palas. Los costes de transporte pueden representar hasta un 20 por ciento de los costes totales de fabricación, transporte y montaje de la pala de turbina eólica en el rotor de una pala de turbina eólica. Además, algunas palas se transportan a la central de energía eólica usando diferentes modos de transporte, tales como en camión, tren y barco. Algunos de estos modos de transporte pueden tener restricciones sobre cargas grandes, alturas máximas, anchos máximos, distancias máximas entre bastidores o soportes de transporte, por ejemplo, dictadas por las regulaciones locales. Por lo tanto, existe un problema logístico de proporcionar soluciones de transporte que sean adecuadas para diversos tipos de transporte.
[0005] En general, existe una demanda para hacer que las soluciones de transporte sean más simples, más seguras y más económicas. En particular, existe una demanda para hacer que dichos sistemas sean más flexibles de modo que sea posible la adaptación a una determinada situación de transporte. Esto se aplica, por ejemplo, al cambio del transporte terrestre al transporte marítimo. Si bien las restricciones de altura requieren el menor espacio posible entre palas, el transporte marítimo puede requerir un espacio entre palas incrementado para evitar el contacto entre las palas durante perturbaciones marítimas.
[0006] El documento WO 2014/064247 describe un sistema de transporte y almacenamiento para al menos dos palas de turbina eólica. El sistema está adaptado para apilar las palas en una disposición alterna de extremo de raíz a extremo de punta. El extremo de punta de la segunda pala de turbina eólica se puede extender más allá del extremo de raíz de la primera pala de turbina eólica, y el extremo de punta de la primera pala de turbina eólica se puede extender más allá del extremo de raíz de la segunda pala de turbina eólica, cuando la primera y la segunda palas de turbina eólica se disponen en el sistema de embalaje.
[0007] El documento EP1387802 divulga un procedimiento y sistema para transportar dos palas de turbina eólica rectas, donde el extremo de raíz de una primera pala se dispone en un primer bastidor de embalaje, y el extremo de punta de una segunda pala vecina se dispone en un segundo bastidor de embalaje que se dispone al lado de y se conecta al primer bastidor de embalaje con el efecto de que las palas se almacenan de forma compacta una al lado de la otra en una disposición de "punta a raíz". Sin embargo, en este sistema de transporte, los bastidores de extremo de punta soportan las palas justo en la punta de las palas, donde son mecánicamente más frágiles. Además, los bastidores de embalaje se disponen en la cara de extremo de raíz y en la punta de pala. Por lo tanto, la distancia entre los bastidores de embalaje es aproximadamente igual a la longitud de las palas. Para palas muy largas de 45 metros o más largas, esto podría no ser posible debido a las regulaciones locales y restricciones de transporte. Otro ejemplo de un sistema de transporte y almacenamiento para palas de turbina eólica se divulga en el documento EP 2418 376 A1.
[0008] El uso de algunos de estos enfoques de la técnica anterior para transportar y/o almacenar palas de
turbinas eólicas cada vez más grandes implica la dificultad de proporcionar una estructura que tenga bajo peso y alta flexibilidad manteniendo, a su vez, un alto estándar de estabilidad y seguridad estructural.
[0009] Por lo tanto, un primer objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de transporte y almacenamiento para palas de turbinas eólicas que supere o mejore al menos una de las desventajas de la técnica anterior o que proporcione una alternativa útil.
[0010] En particular, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de transporte y almacenamiento que sea suficientemente ligero, pero mecánicamente estable.
[0011] Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una solución de transporte y almacenamiento que sea simple y rentable.
Breve explicación de la invención
[0012] En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de transporte y almacenamiento para una pala de turbina eólica, teniendo la pala un contorno perfilado que incluye un lado de presión y un lado de succión, y un borde de ataque y un borde de salida con una cuerda que tiene una longitud de cuerda que se extiende entre ellos, extendiéndose la pala de turbina eólica en una dirección de envergadura entre un extremo de raíz y un extremo de punta, en el que el sistema comprende un conjunto de bastidor de raíz que comprende al menos un receptáculo de extremo de raíz y un bastidor de extremo de raíz, en el que el receptáculo de extremo de raíz está montado en el bastidor de extremo de raíz, comprendiendo además el sistema un conjunto de bastidor de punta que comprende al menos un receptáculo de extremo de punta y un bastidor de extremo de punta, en el que el receptáculo de extremo de punta está montado en el bastidor de extremo de punta, en el que el bastidor de extremo de raíz y/o el bastidor de extremo de punta comprenden cada uno una primera parte de bastidor lateral y una segunda parte de bastidor lateral que están lateralmente separadas y que están mutuamente conectadas de forma rígida por medio de al menos una parte de bastidor transversal que se extiende transversalmente, en el que cada parte de bastidor lateral comprende
- un miembro superior dispuesto sustancialmente de forma horizontal,
- un miembro inferior dispuesto sustancialmente de forma horizontal opuesto al miembro superior,
- una viga central dispuesta sustancialmente de forma vertical y que conecta el miembro superior al miembro inferior,
- una primera y una segunda viga inclinada superior dispuestas en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada superior se extiende entre el miembro superior y la viga central,
- una primera y una segunda viga inclinada inferior dispuestas en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada inferior se extiende entre el miembro inferior y la viga central.
[0013] La primera y la segunda viga inclinada superior se pueden extender en el mismo plano. La primera y la segunda viga inclinada inferior se pueden extender en el mismo plano. Las primera y segunda viga inclinada superior y las primera y segunda viga inclinada inferior se pueden extender en el mismo plano.
[0014] La primera parte de bastidor lateral se puede extender en un primer plano lateral. La segunda parte de bastidor lateral se puede extender en un segundo plano lateral. El primer plano lateral y el segundo plano lateral pueden ser paralelos. El primer plano lateral y/o el segundo plano lateral pueden ser perpendiculares a la al menos una parte de bastidor transversal que se extiende transversalmente.
[0015] Los autores de la presente invención han descubierto que esta configuración permite un mejor y más ligero diseño en comparación con algunas de las disposiciones de la técnica anterior, mientras que mantiene la estabilidad mecánica necesaria. En un modo de realización preferente, la primera viga inclinada superior y la segunda viga inclinada superior forman un ángulo agudo y/o la primera viga inclinada inferior y la segunda viga inclinada inferior forman un ángulo agudo. Preferentemente, las primera y segunda viga inclinada superior se extienden desde los dos extremos opuestos respectivos del miembro superior, mientras que las primera y segunda viga inclinada inferior se extienden desde los dos extremos opuestos respectivos del miembro inferior.
[0016] En otro modo de realización, el ángulo formado entre la primera viga inclinada superior y la segunda viga inclinada superior es el mismo que el ángulo formado entre la primera viga inclinada inferior y la segunda viga inclinada inferior. De acuerdo con otro modo de realización, la primera viga inclinada superior tiene la misma longitud que la segunda viga inclinada superior y/o la primera viga inclinada inferior tiene la misma longitud que la segunda viga inclinada inferior. Preferentemente, todas las vigas inclinadas tienen la misma longitud.
[0017] En un modo de realización preferente, la viga central, la primera y segunda viga inclinada superior y la
primera y segunda viga inclinada inferior se disponen simétricamente. En dicha disposición, la primera y segunda viga inclinada superior forman de forma ventajosa una conformación en V, y las primera y segunda viga inclinada inferior forman una conformación en V invertida.
[0018] En otro modo de realización, las respectivas primera y segunda viga inclinada superior y las respectivas primera y segunda viga inclinada inferior se sujetan a la viga central dentro de una región de la viga central que está separada del extremo superior e inferior de la misma en al menos un 30 % de la longitud vertical total de la viga central. Por tanto, es preferente que el punto de contacto entre la viga central y las respectivas vigas inclinadas esté cerca del punto medio de la viga central como se ve en su extensión vertical. Preferentemente, todas las vigas inclinadas están en contacto con la viga central dentro de una región correspondiente a no más de un 30 % de su extensión vertical, es decir, una región que está separada más/menos un 15 % de su punto medio.
[0019] Preferentemente, cada bastidor de extremo de punta se puede apilar encima de un bastidor de extremo de raíz y viceversa, de modo que el sistema es apto para apilar sucesivas palas de turbina eólica en una disposición alterna de extremo de raíz a extremo de punta. En un modo de realización preferente, el bastidor de extremo de punta y el bastidor de extremo de raíz comprenden cada uno medios de apilamiento inferiores en una parte de base del mismo y medios de apilamiento superiores en una parte superior del mismo, estando dispuestos dichos medios de apilamiento inferiores para estar conectados con los medios de apilamiento superiores por medio de medios de bloqueo para permitir el apilamiento de un primer bastidor de extremo de punta encima de un segundo bastidor de extremo de punta, definiendo dichos medios de apilamiento inferiores al menos una porción de la superficie inferior del bastidor de extremo de punta. Por tanto, los bastidores de extremo de punta y los bastidores de extremo de raíz se pueden apilar en una configuración de extremo de punta a extremo de raíz. Sin embargo, con un bastidor intermedio también se pueden apilar en una configuración de extremo de raíz a extremo de raíz.
[0020] En un modo de realización, el miembro superior comprende una superficie superior sustancialmente horizontal, comprendiendo dicha superficie superior uno o más salientes, y en el que el miembro inferior comprende una superficie inferior sustancialmente horizontal, comprendiendo dicha superficie inferior una o más cavidades para recibir el un saliente más en la superficie superior del miembro superior de otro bastidor de extremo de raíz o bastidor de extremo de punta en una disposición apilada.
[0021] De acuerdo con otro modo de realización, dos bloques de conformación trapezoidal se aseguran en lados opuestos de la viga central para recibir porciones de extremo de la primera y segunda viga inclinada superior e inferior. Se descubrió que esto dio como resultado un diseño en particular estable.
[0022] De acuerdo con otro modo de realización, la viga central tiene una sección transversal rectangular. En un modo de realización preferente, las vigas inclinadas tienen una sección transversal rectangular. Preferentemente, la viga central y/o las vigas inclinadas son huecas. Por tanto, los ensamblajes de bastidor de la presente invención tienen un diseño ligero ventajoso.
[0023] En un modo de realización, el receptáculo de extremo de raíz se monta de forma articulada en el bastidor de extremo de raíz, preferentemente a lo largo de un eje horizontal. Los receptáculos de extremo de raíz se pueden soportar de forma articulada para evitar la introducción de grandes momentos de flexión en los bastidores.
[0024] El receptáculo de extremo de raíz se puede montar en la viga central de la primera parte de bastidor lateral y/o la viga central de la segunda parte de bastidor lateral.
[0025] En un modo de realización preferente, el receptáculo de extremo de raíz se monta de forma liberable en el bastidor de extremo de raíz. De forma ventajosa, los receptáculos de extremo de raíz se pueden desmontar del bastidor de extremo de raíz e instalarse en la pala antes de cargarse en el bastidor principal. De acuerdo con otro modo de realización, el sistema comprende dos receptáculos de extremo de raíz montados en el bastidor de extremo de raíz.
[0026] De forma ventajosa, cada receptáculo de extremo de raíz comprende una pluralidad de orificios pasantes para empernar el extremo de raíz de una pala de turbina eólica al receptáculo de extremo de raíz. En un modo de realización preferente, los orificios pasantes se disponen en al menos un arco y/o al menos una línea.
[0027] Preferentemente, los orificios pasantes se disponen para empernar los extremos de raíz de al menos dos diámetros diferentes al receptáculo de extremo de raíz. Es preferente en particular que los orificios pasantes se dispongan para recibir tres tipos de palas diferentes con diferentes patrones de pernos.
[0028] De acuerdo con otro modo de realización, el receptáculo de extremo de raíz comprende un bloque de material, comprendiendo dicho bloque una superficie de soporte arqueada para recibir el extremo de raíz de una pala de turbina eólica. La superficie de soporte arqueada corresponde de forma ventajosa a parte de la superficie exterior del extremo de raíz de una pala de turbina eólica y preferentemente se fabrica con un material que evita el rayado de la superficie de la pala. En un modo de realización, la superficie de soporte del receptáculo de extremo de raíz está conformada para ajustarse al menos parcialmente a un contorno de superficie del extremo de raíz de
la pala.
[0029] En un modo de realización preferente, el receptáculo de extremo de punta es una abrazadera de extremo de punta. La abrazadera de extremo de punta puede comprender una superficie de soporte para recibir la pala de turbina eólica cerca de su extremo de punta. La superficie de soporte se puede fabricar con un material flexible que se pueda adaptar al menos parcialmente a la superficie de la pala. La superficie de soporte se fabrica preferentemente con un material que evita el rayado de la superficie de la pala. La superficie de soporte que no raya se puede formar con un material de madera, un material de caucho, un material textil o un material polimérico, por ejemplo, un polímero espumado, tal como poliuretano espumado. La superficie de soporte de la abrazadera de extremo de punta puede comprender además un acolchado que está graduado en dureza de modo que las mayores fuerzas se desvíen al laminado principal sobre el que se soporta la pala.
[0030] De acuerdo con otro modo de realización, el receptáculo de extremo de punta es deslizable en al menos una dirección, preferentemente una dirección horizontal. Preferentemente, el receptáculo de extremo de punta es deslizable en la dirección z, tal como más/menos 50 mm, para permitir que la pala se mueva libremente cuando se balancea. El receptáculo de extremo de punta también puede girar alrededor de la dirección x. Los receptáculos de extremo de punta se pueden retirar sin el requisito de retirar todo el bastidor.
[0031] En un modo de realización, el receptáculo de extremo de punta se monta de forma articulada en el bastidor de extremo de punta. De acuerdo con otro modo de realización, el receptáculo de extremo de punta se monta de forma liberable en el bastidor de extremo de punta.
[0032] El receptáculo de extremo de punta se puede montar en la viga central de la primera parte de bastidor lateral y/o en la viga central de la segunda parte de bastidor lateral.
[0033] En un modo de realización, la parte de bastidor transversal comprende una o más barras dispuestas de forma horizontal que interconectan la primera y segunda parte de bastidor lateral. En un modo de realización preferente, la barra dispuesta de forma horizontal tiene una sección transversal circular para recibir al menos un anillo de fijación de un receptáculo de extremo de raíz. Además, la parte de bastidor transversal puede comprender además una primera y una segunda barra de refuerzo, preferentemente en una orientación inclinada, y un miembro de base transversal, dispuesto sustancialmente de forma horizontal, que interconecta la primera y segunda parte de bastidor lateral.
[0034] De acuerdo con otro modo de realización, el conjunto de bastidor de raíz y/o el conjunto de bastidor de punta comprende al menos una escalera, preferentemente dos escaleras. Esto es ventajoso para permitir que el personal operativo instale y desmonte receptáculos y/o palas.
[0035] En otro aspecto, la presente invención se refiere al uso de un sistema de acuerdo con la presente invención para transportar y/o almacenar una o más palas de turbina eólica.
[0036] En otro aspecto, la presente invención se refiere a un sistema de transporte y almacenamiento para una pala de turbina eólica, teniendo la pala un contorno perfilado que incluye un lado de presión y un lado de succión, y un borde de ataque y un borde de salida con una cuerda que tiene una longitud de cuerda que se extiende entre ellos, extendiéndose la pala de turbina eólica en una dirección de envergadura entre un extremo de raíz y un extremo de punta, en el que el sistema comprende un conjunto de bastidor de raíz que comprende al menos un receptáculo de extremo de raíz y un bastidor de extremo de raíz, en el que el receptáculo de extremo de raíz está montado en el bastidor de extremo de raíz, en el que el receptáculo de extremo de raíz comprende un bloque de material, comprendiendo dicho bloque una superficie de soporte arqueada para recibir el extremo de raíz de una pala de turbina eólica, en el que el conjunto de bastidor de extremo de raíz, tal como el bastidor de extremo de raíz, comprende un espacio abierto hacia arriba, tal como una pluralidad de espacios abiertos hacia arriba, para recibir una pluralidad de pernos de anclaje fijados al extremo de raíz de una pala de turbina eólica. El bloque puede comprender la pluralidad de espacios abiertos hacia arriba.
[0037] La ventaja de este conjunto de bastidor de raíz es que se puede usar fácilmente para palas marinas, puesto que las palas se pueden retirar directamente de forma vertical hacia arriba y fuera del ensamblaje mientras se encuentran en buques de instalación. Esto se ve facilitado en particular por el bloque con la superficie de soporte arqueada, que tiene preferentemente la conformación de una media luna. El bloque con la superficie de media luna se conecta preferentemente de forma articulada al bastidor de extremo de raíz. De forma ventajosa, la superficie de soporte arqueada corresponde a parte de la superficie exterior del extremo de raíz de una pala de turbina eólica y preferentemente se fabrica con un material que evita el rayado de la superficie de la pala.
Descripción detallada de la invención
[0038] La invención se explica en detalle a continuación con referencia a los modos de realización mostradas en los dibujos, en los que
la fig. 1 muestra una turbina eólica,
la fig. 2 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica,
la fig. 3 muestra una vista esquemática de un perfil alar a través de la sección de la fig. 4,
la fig. 4 muestra una vista esquemática de la pala de turbina eólica, vista desde arriba y desde el lado, la fig. 5 muestra una vista en perspectiva de un conjunto de bastidor de raíz de acuerdo con la presente invención,
la fig. 6 muestra otra vista en perspectiva de un conjunto de bastidor de raíz de acuerdo con la presente invención,
la fig. 7 es una vista en sección a lo largo de la línea A-A' en la fig. 5,
la fig. 8 es una vista superior de un miembro inferior de un conjunto de bastidor de raíz de acuerdo con la presente invención,
la fig. 9 es una vista en sección a lo largo de la línea B-B' de la fig. 6,
la fig. 10 es una vista en perspectiva de un receptáculo de extremo de raíz de acuerdo con la presente invención y
la fig. 11 es una vista en perspectiva de otro tipo de receptáculo de extremo de raíz de acuerdo con la presente invención y
la fig. 12 es una vista en perspectiva de un ensamblaje de bastidor de punta de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada
[0039] La fig. 1 ilustra una turbina eólica contra el viento moderna convencional de acuerdo con el denominado "concepto danés" con una torre 4, una góndola 6 y un rotor con un eje de rotor sustancialmente horizontal. El rotor incluye un buje 8 y tres palas 10 que se extienden radialmente desde el buje 8, teniendo cada una una raíz de pala 16 más cercana al buje y una punta de pala 14 más alejada del buje 8. El rotor tiene un radio denominado R.
[0040] La fig. 2 muestra una vista esquemática de un primer modo de realización de una pala de turbina eólica 10 de acuerdo con la invención. La pala de turbina eólica 10 tiene la conformación de una pala de turbina eólica convencional y comprende una región de raíz 30 más cercana al buje, una región perfilada o de perfil alar 34 más alejada del buje y una región de transición 32 entre la región de raíz 30 y la región de perfil alar 34. La pala 10 comprende un borde de ataque 18 orientado en la dirección de rotación de la pala 10, cuando la pala está montada en el buje, y un borde de salida 20 orientado en la dirección opuesta del borde de ataque 18.
[0041] La región de perfil alar 34 (también llamada región perfilada) tiene una conformación de pala ideal o casi ideal con respecto a generar sustentación, mientras que la región de raíz 30 debido a consideraciones estructurales tiene una sección transversal sustancialmente circular o elíptica, lo que, por ejemplo, hace más fácil y más seguro montar la pala 10 en el buje. El diámetro (o la cuerda) de la región de raíz 30 puede ser constante a lo largo de toda el área de raíz 30. La región de transición 32 tiene un perfil de transición que cambia gradualmente desde la conformación circular o elíptica de la región de raíz 30 al perfil alar de la región de perfil alar 34. La longitud de cuerda de la región de transición 32 se incrementa típicamente con el incremento de la distancia r desde el buje. La región de perfil alar 34 tiene un perfil alar con una cuerda que se extiende entre el borde de ataque 18 y el borde de salida 20 de la pala 10. El ancho de la cuerda disminuye con el incremento de la distancia r desde el buje.
[0042] Un saliente 40 de la pala 10 se define como la posición donde la pala 10 tiene su mayor longitud de cuerda. El saliente 40 se proporciona típicamente en el límite entre la región de transición 32 y la región de perfil alar 34.
[0043] Cabe destacar que las cuerdas de diferentes secciones de la pala habitualmente no se encuentran en un plano común, puesto que la pala puede estar torcida y/o curvada (es decir, flexionada previamente), proporcionando, por tanto, el plano de cuerda con un curso correspondientemente torcido y/o curvado, siendo este el caso más frecuente para compensar que la velocidad local de la pala dependa del radio desde el buje.
[0044] Las figs. 3 y 4 representan parámetros que se usan para exponer la geometría de la pala de turbina eólica de acuerdo con la invención.
[0045] La fig. 3 muestra una vista esquemática de un perfil alar 50 de una pala típica de una turbina eólica representada con los diversos parámetros, que se usan típicamente para definir la conformación geométrica de un perfil alar. El perfil alar 50 tiene un lado de presión 52 y un lado de succión 54, que durante el uso, es decir, durante la rotación del rotor, habitualmente se orientan hacia el lado de barlovento (o contra el viento) y el lado de sotavento (o a favor del viento), respectivamente. El perfil alar 50 tiene una cuerda 60 o línea de cuerda con una longitud de cuerda c que se extiende entre un borde de ataque 56 y un borde de salida 58 de la pala. El perfil alar 50 tiene un espesor t, que se define como la distancia entre el lado de presión 52 y el lado de succión 54. El espesor t del perfil alar varía a lo largo de la cuerda 60. La desviación de un perfil simétrico viene dada por una línea de curvatura 62, que es una línea mediana a través del perfil alar 50. La línea mediana se puede encontrar dibujando círculos inscritos desde el borde de ataque 56 al borde de salida 58. La línea mediana sigue los centros de estos círculos inscritos y la desviación o distancia desde la cuerda 60 se llama curvatura f. La asimetría también se puede definir por el uso de parámetros llamados curvatura superior (o curvatura del lado de succión) y curvatura inferior (o curvatura del lado de presión), que se definen como las distancias desde la cuerda 60 y el lado de succión 54 y el lado de presión 52, respectivamente.
[0046] Los perfiles alares se caracterizan a menudo por los siguientes parámetros: la longitud de cuerda c, la curvatura máxima f, la posición df de la curvatura máxima f, el espesor de perfil alar máximo t, que es el diámetro más grande de los círculos inscritos a lo largo de la línea de curvatura mediana 62, la posición dt del espesor máximo t y un radio frontal (no mostrado). Estos parámetros se definen típicamente como proporciones con respecto a la longitud de cuerda c. Por tanto, un espesor de pala relativo local tic viene dado como la proporción entre el espesor máximo local t y la longitud de cuerda local c. Además, la posición dp de la curvatura de lado de presión máxima se puede usar como parámetro de diseño y, por supuesto, también la posición de la curvatura máxima de lado de succión.
[0047] La fig. 4 muestra otros parámetros geométricos de la pala. La pala tiene una longitud de pala total L. Como se muestra en la fig. 3, el extremo de raíz se localiza en la posición r = 0, y el extremo de punta localizado en r = L. El saliente 40 de la pala está localizado en una posición r = Lw, y tiene un ancho de saliente W, que es igual a la longitud de cuerda en el saliente 40. El diámetro de la raíz se define como D. La curvatura del borde de salida de la pala en la región de transición se puede definir por dos parámetros, a saber, un radio de curvatura exterior mínimo ro y un radio de curvatura interior mínimo r¡, que se definen como el radio de curvatura mínimo del borde de salida, visto desde el exterior (o detrás del borde de salida), y el radio de curvatura mínimo, visto desde el interior (o en frente del borde de salida), respectivamente. Además, la pala está provista de una flexión previa, que se define como Ay, que corresponde a la deflexión fuera del plano desde un eje de pitch 22 de la pala.
[0048] Las figs. 5 y 6 son vistas frontal y trasera en perspectiva de un ensamblaje de bastidor de raíz 64 de acuerdo con la presente invención. El conjunto de bastidor de raíz 64 incluye dos receptáculos de un extremo de raíz 68a, 68b montados en un bastidor de extremo de raíz que comprende una primera parte de bastidor lateral 72 y una segunda parte de bastidor lateral 74 conectadas de forma rígida por una parte de bastidor transversal que se extiende transversalmente que comprende una barra transversal 76 orientada de forma horizontal. Cada parte de bastidor lateral 72, 74 comprende un miembro superior 84 dispuesto de forma horizontal y un miembro inferior 86 dispuesto de forma horizontal.
[0049] Las partes de bastidor laterales 72, 74 también comprenden una viga central 88 dispuesta sustancialmente de forma vertical y que conecta el miembro superior 84 con el miembro inferior 86. Una primera y una segunda viga inclinada superior 90, 92 se disponen en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada superior 90, 92 se extiende entre el miembro superior 84 y la viga central 88. De forma similar, una primera y una segunda viga inclinada inferior 94, 96 se disponen en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada inferior 94, 96 se extiende entre el miembro inferior 86 y la viga central 88.
[0050] Tanto la primera viga inclinada superior 90 como la segunda viga inclinada superior 92 forman un ángulo agudo así como la primera viga inclinada inferior 94 y la segunda viga inclinada inferior 96 dando como resultado una disposición simétrica de la viga central 88, las vigas inclinadas 90, 92, 94, 96 y los miembros superior e inferior 84, 86. Esto se ve mejor en la vista en sección transversal de la fig. 7, que se toma a lo largo de la línea A-A' en la fig. 5.
[0051] Como se ve en las figs. 5-7, dos bloques de conformación trapezoidal 97a, 97b se aseguran en lados opuestos de la viga central 88 para recibir porciones de extremo de la primera y segunda viga inclinada superior e inferior 90, 92, 94, 96. Las vigas inclinadas se sujetan a la viga central 88 cerca del punto medio de su extensión de longitud vertical, es decir, dentro de una región de la viga central que está separada del extremo superior e inferior de la misma en al menos un 30 % de la longitud vertical total de la viga central.
[0052] Como se ve mejor en la fig. 7, el miembro superior 84 comprende una superficie superior horizontal que comprende tres salientes 98a, 98b, 98c. Además, el miembro inferior 86 comprende una superficie inferior horizontal que comprende tres cavidades 100a, 100b, 100c correspondientes para recibir los tres salientes 98a, 98b, 98c en la superficie superior del miembro superior de otro bastidor de extremo de raíz o bastidor de extremo de punta en una disposición apilada. Las cavidades 100a, 100b, 100c se muestran en la vista superior aislada del
miembro inferior 86 en la fig. 8. El ensamblaje de bastidor de raíz 64 también comprende dos escaleras 75 para permitir que el personal operativo monte o retire componentes.
[0053] La fig. 9 es una vista en sección a lo largo de la línea B-B' de la fig. 6. Esta ilustra la primera parte de bastidor lateral 72 y la segunda parte de bastidor lateral 74 estando conectadas de forma rígida por una parte de bastidor transversal que se extiende transversalmente que comprende una barra transversal 76 orientada de forma horizontal, una primera y segunda barra de refuerzo 78, 80 y un miembro de base transversal 82.
[0054] Como se ve en la vista ampliada de la fig. 10, el receptáculo de extremo de raíz 68 comprende una pluralidad de orificios pasantes 69 para empernar el extremo de raíz de una pala de turbina eólica al receptáculo de extremo de raíz 68. Los orificios pasantes 69 se disponen en tres filas de conformación sustancialmente en arco para permitir el empernado de diferentes extremos de raíz de diferentes diámetros al receptáculo de extremo de raíz 68. El receptáculo de extremo de raíz 68 se puede montar de forma liberable en el bastidor de extremo de raíz usando su región de sujeción 67, que en este modo de realización toma la conformación de una abrazadera conformada como casquillo. Preferentemente, el receptáculo de extremo de raíz 68 se monta de forma articulada en el bastidor de extremo de raíz, a lo largo de un eje horizontal, preferentemente en la barra transversal horizontal 76.
[0055] La fig. 11 es una vista en perspectiva de otro modo de realización de un receptáculo de extremo de raíz 68 de acuerdo con la presente invención. Aquí, el receptáculo de extremo de raíz 68 comprende un bloque 102 de material, comprendiendo el bloque 102 una superficie de soporte arqueada 104 para recibir el extremo de raíz de una pala de turbina eólica. La superficie de soporte arqueada 104 se puede fabricar con caucho. Esta corresponde a parte de la superficie exterior del extremo de raíz de una pala de turbina eólica. El receptáculo de extremo de raíz 68 de la fig. 11 también comprende una placa de fijación 106 para sujetar el receptáculo de extremo de raíz 68 al bastidor. El bloque 102 puede comprender una serie de espacios abiertos hacia arriba, tales como hendiduras o receptáculos que pueden recibir miembros de sujeción, tales como pernos de anclaje insertados en el extremo de raíz de la pala. El bloque 102 tiene la ventaja de que la raíz de pala se puede retirar del bloque 102 levantando verticalmente la raíz de pala. El bloque 102 se puede usar de forma independiente o en combinación con el bastidor o ensamblaje de bastidor mencionado anteriormente.
[0056] La fig. 12 es una vista en perspectiva de un conjunto de bastidor de punta de acuerdo con la presente invención. El conjunto de bastidor de punta 66 comprende un receptáculo de extremo de punta en forma de una abrazadera de extremo de punta 70 para recibir una pala de turbina eólica cerca de su extremo de punta. La abrazadera 70 tiene una superficie de soporte 71, preferentemente fabricada con material que no raya. La abrazadera de extremo de punta 70 se monta en el bastidor de extremo de punta de modo que es deslizable en una dirección de envergadura sustancialmente horizontal.
[0057] La invención no se limita a los modos de realización descritos en el presente documento y se puede modificar o adaptar sin apartarse del alcance de la presente invención.
Lista de números de referencia
[0058]
2 turbina eólica
4 torre
6 góndola
8 buje
10 pala
14 punta de pala
16 raíz de pala
18 borde de ataque
20 borde de salida
22 eje de pitch
30 región de raíz
región de transición
región de perfil alar
saliente/posición de cuerda máxima
perfil alar
lado de presión
lado de succión
borde de ataque
borde de salida
cuerda
línea de curvatura/línea mediana
conjunto de bastidor de raíz
conjunto de bastidor de punta
región de sujeción del receptáculo de extremo de raíz receptáculo de extremo de raíz
orificios pasantes
receptáculo de extremo de punta
superficie de soporte del receptáculo de extremo de punta primera parte de bastidor lateral
segunda parte de bastidor lateral
escalera
barra transversal horizontal
primera barra de refuerzo
segunda barra de refuerzo
miembro de base transversal
miembro superior
miembro inferior
viga central
primera viga inclinada superior
segunda viga inclinada superior
primera viga inclinada inferior
segunda viga inclinada inferior
bloques de conformación trapezoidal
salientes del miembro superior
100 cavidades de miembro inferior
102 bloque de material
104 superficie de soporte arqueada
106 placa de fijación
c longitud de cuerda
dt posición de máximo espesor
df posición de máxima curvatura
dp posición de máxima curvatura de lado de presión f curvatura
L longitud de pala
r radio local, distancia radial desde la raíz de pala t espesor
Ay flexión previa
S sección del borde de salida
Claims (14)
1. Sistema de transporte y almacenamiento para una pala de turbina eólica (10), teniendo la pala un contorno perfilado que incluye un lado de presión (52) y un lado de succión (54), y un borde de ataque (18) y un borde de salida (20) con una cuerda (60) que tiene una longitud de cuerda que se extiende entre ellos, extendiéndose la pala de turbina eólica (10) en una dirección de envergadura entre un extremo de raíz (16) y un extremo de punta (14), en el que el sistema comprende un conjunto de bastidor de raíz que comprende al menos un receptáculo de extremo de raíz (68) y un bastidor de extremo de raíz, en el que el receptáculo de extremo de raíz (68) se monta en el bastidor de extremo de raíz, comprendiendo el sistema además un conjunto de bastidor de punta que comprende al menos un receptáculo de extremo de punta (70) y un bastidor de extremo de punta, en el que el receptáculo de extremo de punta (70) se monta en el bastidor del extremo de punta, en el que el bastidor de extremo de raíz y/o el bastidor de extremo de punta comprenden cada uno una primera parte de bastidor lateral (72) y una segunda parte de bastidor lateral (74) que están lateralmente separadas y que están mutuamente conectadas de forma rígida por medio de al menos una parte de bastidor transversal que se extiende transversalmente, en la que cada parte de bastidor lateral comprende
- un miembro superior (84) dispuesto sustancialmente de forma horizontal,
- un miembro inferior (86) dispuesto sustancialmente de forma horizontal opuesto al miembro superior (84),
- una viga central (88) dispuesta sustancialmente de forma vertical y que conecta el miembro superior (84) al miembro inferior (86),
- una primera y una segunda viga inclinada superior (90, 92) dispuestas en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada superior se extiende entre el miembro superior (84) y la viga central (88),
- una primera y una segunda viga inclinada inferior (94, 96) dispuestas en una configuración de conformación en V, en la que cada viga inclinada inferior se extiende entre el miembro inferior (86) y la viga central (88).
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la primera viga inclinada superior (90) y la segunda viga inclinada superior (92) forman un ángulo agudo y/o en el que la primera viga inclinada inferior (94) y la segunda viga inclinada inferior (96) forman un ángulo agudo, y opcionalmente,
- en el que el ángulo formado entre la primera viga inclinada superior (90) y la segunda viga inclinada superior (92) es el mismo que el ángulo formado entre la primera viga inclinada inferior (94) y la segunda viga inclinada inferior (96), y/o
- en el que la primera viga inclinada superior (90) tiene la misma longitud que la segunda viga inclinada superior (92) y/o en el que la primera viga inclinada inferior (94) tiene la misma longitud que la segunda viga inclinada inferior (96), y/o
- en el que la viga central (88), la primera y segunda vigas inclinadas superiores y la primera y segunda vigas inclinadas inferiores se disponen simétricamente.
3. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que las respectivas primera y segunda vigas inclinadas superiores y las respectivas primera y segunda vigas inclinadas inferiores se sujetan a la viga central (88) dentro de una región de la viga central (88) que está separada del extremo superior e inferior de la misma en al menos un 30 % de la longitud vertical total de la viga central (88).
4. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el bastidor de extremo de punta y el bastidor de extremo de raíz comprenden cada uno medios de apilamiento inferiores (100) en una parte de base del mismo y medios de apilamiento superiores (98) en una parte superior del mismo, estando dispuestos dichos medios de apilamiento inferiores para conectarse con los medios de apilamiento superiores por medio de medios de bloqueo para permitir el apilamiento de un primer bastidor de extremo de punta encima de un segundo bastidor de extremo de punta, definiendo dichos medios de apilamiento inferiores al menos una porción de la superficie inferior del bastidor de extremo de punta.
5. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el miembro superior (84) comprende una superficie superior sustancialmente horizontal, comprendiendo dicha superficie superior uno o más salientes (98), y en el que el miembro inferior (86) comprende una superficie inferior sustancialmente horizontal, comprendiendo dicha superficie inferior una o más cavidades (100) para recibir el un saliente más en la superficie superior del miembro superior (84) de otro bastidor de extremo de raíz o bastidor de extremo de punta en una disposición apilada.
6. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dos bloques de conformación trapezoidal (97) se aseguran en lados opuestos de la viga central (88) para recibir porciones de extremo de la primera y segunda vigas inclinadas superior e inferior.
7. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el receptáculo de extremo de raíz (68) se monta de forma articulada en el bastidor de extremo de raíz, preferentemente a lo largo de un eje horizontal, y/o en el que el receptáculo de extremo de raíz (68) se monta de forma liberable en el bastidor de extremo de raíz.
8. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el sistema comprende dos receptáculos de extremo de raíz (68) montados en el bastidor de extremo de raíz.
9. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada receptáculo de extremo de raíz (68) comprende una pluralidad de orificios pasantes (69) para empernar el extremo de raíz de una pala de turbina eólica al receptáculo de extremo de raíz (68), por ejemplo,
- en el que los orificios pasantes se disponen en al menos un arco y/o al menos una línea, y/o - en el que los orificios pasantes se disponen para empernar los extremos de raíz de al menos dos diámetros diferentes al receptáculo de extremo de raíz (68).
10. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el receptáculo de extremo de raíz (68) comprende un bloque de material, comprendiendo dicho bloque una superficie de soporte arqueada para recibir el extremo de raíz de una pala de turbina eólica, y/o en el que el receptáculo de extremo de punta (70) es deslizable en al menos una dirección, preferentemente una dirección horizontal.
11. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la parte de bastidor transversal comprende una o más barras dispuestas de forma horizontal que interconectan la primera y segunda parte de bastidor lateral (74), y/o en el que la barra dispuesta de forma horizontal tiene una sección transversal circular para recibir al menos un anillo de fijación de un receptáculo de extremo de raíz (68).
12. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera y la segunda viga inclinada superior (90, 92) se extienden en el mismo plano, y/o en el que la primera y la segunda viga inclinada inferior (90, 92) se extienden en el mismo plano.
13. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que la primera parte de bastidor lateral (72) se extiende en un primer plano lateral y/o la segunda parte de bastidor lateral (74) se extiende en un segundo plano lateral, por ejemplo, en el que el primer plano lateral y/o el segundo plano lateral es perpendicular a la al menos una parte de bastidor transversal que se extiende transversalmente.
14. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el receptáculo de extremo de raíz (68) se monta en la viga central (88) de la primera parte de bastidor lateral (72) y/o la viga central (88) de la segunda parte de bastidor lateral (74), y/o en el que el receptáculo de extremo de punta (70) se monta en la viga central (88) de la primera parte de bastidor lateral (72) y/o la viga central (88) de la segunda parte de bastidor lateral (74).
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