ES2900974T3 - Palas de turbina eólica y procedimientos de fabricación relacionados - Google Patents

Abstract

Una pala de turbina eólica que comprende una estructura de soporte de carga hecha de un material polimérico reforzado con fibra, en la que la estructura de soporte de carga comprende una pluralidad de esteras de fibra apiladas en un espesor de la estructura de soporte de carga, en la que una pluralidad de dichas esteras de fibra apiladas están hechas de material híbrido que comprende tanto fibras de carbono como fibras de vidrio y que tiene una proporción de fibra de carbono, que se define como el volumen de las fibras de carbono dividido por el volumen total de las fibras de vidrio y las fibras de carbono, caracterizada por que - al menos un número de dichas esteras de fibra apiladas tienen diferentes proporciones de fibra de carbono, de modo que la proporción de fibra de carbono del material de fibra varía a través del espesor de la estructura de soporte de carga, en la que al menos un número de las esteras de fibra apiladas comprende hebras de fibra de vidrio dispuestas sobre un sustrato de fibra de carbono, y en la que al menos un número de dichas esteras de fibra apiladas que tienen diferentes proporciones de fibra de carbono se obtiene al tener dichas esteras de fibra diferentes espesores de sustrato de fibra de carbono.

Description

DESCRIPCIÓN

Palas de turbina eólica y procedimientos de fabricación relacionados

Campo de la invención

[0001] La presente divulgación pertenece al campo de las palas de turbina eólica, y más específicamente a las estructuras compuestas de las mismas. La presente divulgación se refiere a palas de turbina eólica y procedimientos de fabricación de al menos una parte de una pala de turbina eólica.

Antecedentes de la invención

[0002] Una pala de turbina eólica comprende una estructura de soporte de carga que proporciona rigidez y dureza a la construcción de la pala. La estructura de soporte de carga se fabrica típicamente en un material de refuerzo de fibra. El material de refuerzo de fibra a menudo se apila formando una pluralidad de capas de fibra apiladas, mientras se alinea una orientación de las fibras con la dirección longitudinal de la estructura de soporte de carga para proporcionar rigidez en la dirección longitudinal. Hoy en día, las capas de fibra se seleccionan en su mayor parte de fibras de vidrio o fibras de carbono o material híbrido, y el diseño se elige como un compromiso considerando tanto los costes directos como el rendimiento en términos de peso global y momento de masa. Una capa de fibra hecha de un material híbrido comprende tanto fibras de carbono como fibras de vidrio. Las fibras de vidrio proporcionan una rigidez diferente a la de las fibras de carbono. Así que una capa de fibra hecha de un material híbrido con una proporción de fibra de carbono estática aumenta su rigidez. Sin embargo, la pala de turbina eólica se puede beneficiar de diversos grados de rigidez y de diversos grados de compresión en diversas posiciones de la pala de turbina eólica, tal como una región de raíz o una punta. Una alta proporción de fibra de carbono es ventajosa hacia la punta de la pala de turbina eólica para minimizar la deflexión y reducir el momento de masa, mientras que un laminado principal con elevado vidrio es ventajoso en la raíz que experimenta un gran esfuerzo de compresión.

[0003] Existe una necesidad de un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica donde se pueda simplificar el proceso de laminado y de una pala donde se pueda controlar y optimizar en un mayor grado la variación en el contenido de fibra de carbono y fibra de vidrio.

[0004] El documento WO2004/078442A1 y el documento EP148561 0A1 son ejemplos de palas de turbina eólica que comprenden un material híbrido con una mezcla de fibras de vidrio y carbono.

Breve descripción de la invención

[0005] Es un objeto de la presente divulgación proporcionar una pala de turbina eólica y un procedimiento de fabricación de una parte de una pala de turbina eólica que supere o mejore al menos una de las desventajas de la técnica anterior o que proporcione una alternativa útil.

[0006] La presente divulgación se refiere a una pala de turbina eólica. La pala de turbina eólica comprende una estructura de soporte de carga hecha de un material polimérico reforzado con fibra. La estructura de soporte de carga comprende una pluralidad de capas de fibra apiladas, tales como esteras de fibra, en un espesor de la estructura de soporte de carga. La pluralidad de dichas capas de fibra o esteras de fibra apiladas están hechas de material híbrido que comprende tanto fibras de carbono como fibras de vidrio y que tiene una proporción de fibra de carbono. La proporción de fibra de carbono se define como el volumen de las fibras de carbono dividido por el volumen total de las fibras de vidrio y las fibras de carbono. Al menos un número de dichas capas de fibra o esteras de fibra apiladas tienen diferentes proporciones de fibra de carbono, de modo que la proporción de fibra de carbono del material de fibra varía a través del espesor de la estructura de soporte de carga.

[0007] Por tanto, la presente divulgación proporciona una pala, donde se puede lograr la rigidez apropiada en la región de raíz de la pala de turbina eólica, el peso apropiado en el extremo de punta y una transición gradual de rigidez en un mayor grado entre las diferentes regiones de la estructura de soporte de carga. La presente divulgación también proporciona una dimensión de control adicional para optimizar el diseño y la fabricación de la pala de turbina eólica, a saber, al permitir personalizar la proporción de fibra de carbono de las capas de fibra o esteras de fibra que forman la estructura de soporte de carga para optimizar la rigidez/peso de punta.

[0008] Si bien se ha descrito que las capas de fibra o esteras de fibra apiladas varían en el espesor de la estructura de soporte de carga, se entiende que este puede ser el caso solo para una parte longitudinal de la estructura de soporte de carga. La parte longitudinal central puede tener, por ejemplo, una proporción de fibra de carbono variable a través del espesor, mientras que las partes de extremo (por ejemplo, cerca de la punta o la raíz) pueden comprender material híbrido que tiene sólo una proporción de fibra de carbono.

[0009] La presente divulgación se refiere a un procedimiento de fabricación de al menos una parte de una pala de turbina eólica. La pala de turbina eólica comprende una estructura de soporte de carga. El procedimiento comprende proporcionar una pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas que comprenden tanto fibras de carbono como fibras de vidrio, que tienen una fibra de carbono. El procedimiento comprende disponer la pluralidad de dichas capas de fibra o esteras de fibra apiladas en un molde para obtener una proporción de fibra de carbono variable a través del espesor de la estructura de soporte de carga. El procedimiento comprende infusionar dicha pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas con una resina. El procedimiento comprende curar dicha resina para formar al menos parte de una pala de turbina eólica.

[0010] Está claro que los aspectos mencionados anteriormente de la invención se pueden combinar de cualquier manera y están vinculados por la característica común de adaptar la proporción de fibra de carbono a través del espesor de la estructura de soporte de carga de la pala de turbina eólica.

[0011] Cabe señalar que las ventajas enunciadas con respecto a la pala de turbina eólica se aplican al procedimiento de fabricación de una parte de la pala de turbina eólica.

Breve descripción de las figuras

[0012] Los modos de realización de la invención se describirán con más detalle en lo que sigue con respecto a las figuras adjuntas. Las figuras muestran una manera de implementar la presente invención y no se han de interpretar como limitantes de otros posibles modos de realización que entren dentro del alcance del conjunto de reivindicaciones adjuntas.

La fig. 1 muestra una turbina eólica,

la fig. 2 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica de acuerdo con la divulgación,

la fig. 3a muestra una sección transversal a través de un molde en una parte de la región de perfil alar de una pala acabada ejemplar de acuerdo con la presente divulgación,

la fig. 3b muestra una vista en perspectiva de una parte de la pala de turbina eólica que comprende la estructura de soporte de carga a lo largo de la longitud de la pala de acuerdo con la presente divulgación,

la fig. 4a muestra el laminado de capas de fibra o esteras de fibra que forman la estructura de soporte de carga de acuerdo con la divulgación,

la fig. 4b muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica que comprende la estructura de soporte de carga donde la proporción de fibra de carbono del material de fibra varía a través del espesor de la estructura de soporte de carga de acuerdo con la presente divulgación,

la figura 5 muestra un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de fabricación de al menos una parte de una pala de turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación.

Descripción detallada de la invención

[0013] Las palas híbridas modernas a menudo se diseñan teniendo en cuenta un compromiso entre la seguridad de compresión en la raíz al tener un espesor incrementado para compensar la capacidad de compresión reducida y un margen de seguridad, mientras que la punta, por otra parte, se ve comprometida por no ser lo suficientemente rígida o tener un margen de seguridad a compresión innecesariamente grande. Está claro que la pala de turbina eólica está formada como una estructura alargada que tiene una dirección longitudinal. Por lo tanto, tanto la concha aerodinámica como la estructura de soporte de carga también están formadas como estructuras alargadas conectadas entre sí a lo largo de una superficie de conexión que se extiende en la dirección longitudinal de la pala. La concha aerodinámica se puede formar de forma ventajosa como una concha delgada o relativamente delgada. El primer material de refuerzo de fibra puede estar compuesto sustancialmente por fibras de carbono y fibras de vidrio. Las fibras de vidrio son compatibles con resinas a base de poliéster, lo que proporciona, por tanto, una buena unión mecánica, mientras que las fibras de carbono tienen una mejor unión a una resina a base de epoxi. Además, la transición entre secciones de, en su mayor parte, fibras de vidrio y secciones con mayor proporción de fibra de carbono es crucial y debe ser lo más suave posible para evitar el riesgo de fallo mecánico a tensión debido a las concentraciones de tensión.

[0014] En otro diseño, una pala de turbina eólica comprende una estructura de soporte de carga hecha de polímero reforzado con fibra que incluye un primer tipo de fibras, tal como fibras de vidrio, de una primera rigidez y un segundo tipo de fibras, tal como fibras de carbono, de una segunda rigidez que es diferente de la primera rigidez. En una región de transición entre los dos tipos de fibras, la proporción cuantitativa de los dos tipos de fibras varía continuamente en la dirección longitudinal de la pala. La estructura de soporte de carga puede comprender, por ejemplo, una pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra y las capas o esteras que tienen los primeros tipos de fibras y las capas o esteras que tienen los segundos tipos de fibras pueden tener una proporción de fibra de carbono diferente, logrando de manera apilada una proporción de fibra de carbono global en una sección dada de la estructura de soporte de carga. Adicionalmente, los límites entre las capas o esteras de fibra que tienen los primeros tipos de fibras y las capas que tienen los segundos tipos de fibras se pueden desplazar mutuamente en la dirección longitudinal de la pala de modo que se logre una transición ahusada escalonada. Se ha descubierto que una transición ahusada de este tipo no es mecánicamente fuerte. Para compensar las concentraciones de tensión cuando se usan fibras con una proporción de fibra de carbono variable, es posible proporcionar un engrosamiento local en el área de transición entre las dos fibras diferentes y de este modo limitar el riesgo de fallo debido a concentraciones de tensión. Sin embargo, un inconveniente de una solución de este tipo es el peso incrementado debido al uso incrementado de fibras, por ejemplo, fibras de vidrio, en el área de transición entre las fibras de vidrio y las fibras de carbono. Por lo tanto, la proporción de fibra de carbono variable a lo largo de la pala lograda por capas o esteras de fibra que tienen una proporción de fibra de carbono diferente proporciona una transición suave con un riesgo minimizado de fallo debido a la tensión y también con un peso global reducido.

[0015] Las presentes divulgaciones abordan esto proporcionando una pala de turbina eólica donde la estructura de soporte de carga comprende capas de fibra o esteras de fibra con una proporción de fibra de carbono variable apiladas conjuntamente para formar la estructura de soporte de carga con una proporción de fibra de carbono que varía a lo largo de la longitud de la pala.

[0016] La presente divulgación se refiere a una pala de turbina eólica. En consecuencia, la invención se refiere preferentemente a una pala de turbina eólica, así como a una estructura alargada intermedia que tiene una longitud total de al menos 30 metros, 40 metros, 45 metros o 50 metros y un espesor de 1-80 mm. La pala de turbina eólica comprende una estructura de soporte de carga, tal como un larguero, una tapa de larguero (“spar cap”), un laminado de base o principal. La estructura de soporte de carga está hecha de material polimérico reforzado con fibra.

[0017] La estructura de soporte de carga comprende una pluralidad de capas de fibra apiladas o esteras de fibra apiladas en un espesor de la estructura de soporte de carga. Las capas de fibra o esteras de fibra apiladas son, por ejemplo, esteras o capas de trama apiladas. La pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas está hecha de material híbrido que comprende tanto fibras de carbono como fibras de vidrio. La pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas tiene una proporción de fibra de carbono, que se define como el volumen de las fibras de carbono dividido por el volumen total de las fibras de vidrio y las fibras de carbono. Una capa de fibra o estera de fibra puede estar compuesta sustancialmente por fibras de carbono y/o fibras de vidrio de acuerdo con una proporción de fibra de carbono dada.

[0018] La capa de fibra o estera de fibra hecha de material híbrido permite colocar las capas o esteras mucho más rápido durante la fabricación y controlar la orientación de las fibras de carbono en comparación con las esteras de fibra de carbono, donde puede ser difícil evitar las arrugas.

[0019] Al menos un número de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas tienen diferentes proporciones de fibra de carbono, de modo que la proporción de fibra de carbono del material de fibra varía a través del espesor de la estructura de soporte de carga.

[0020] Las capas de fibra o esteras de fibra apiladas comprenden de forma ventajosa un número de primeras capas de fibra o primeras esteras de fibra que tienen una primera proporción de fibra de carbono y un número de segundas capas de fibra o segundas esteras de fibra que comprenden una segunda proporción de fibra de carbono. En otras palabras, las capas de fibra o esteras de fibra apiladas comprenden de forma ventajosa en cualquier sección transversal de la esterade fibra un número de primeras capas de fibra o primeras esteras de fibra que tienen una primera proporción de fibra de carbono y un número de segundas capas de fibra o segundas esteras de fibra que comprenden una segunda proporción de fibra de carbono. Por tanto, las capas de fibra o esteras de fibra apiladas comprenden al menos dos tipos diferentes de esteras de material híbrido. En un modo de realización, la primera proporción de fibra de carbono y la segunda proporción de fibra de carbono difieren en al menos un 10 %, pero también puede ser de al menos un 15 % o un 20 %.

[0021] En uno o más modos de realización, al menos un número de las capas de fibra apiladas o las esteras de fibra apiladas están hechos de hebras de fibra de vidrio dispuestos sobre un sustrato de fibra de carbono. Por ejemplo, al menos una o más capas de fibra o esteras de fibra apiladas están hechas de hebras de fibra de vidrio dispuestas sobre un sustrato de fibra de carbono. Proporcionar una capa de fibra o esteras de fibra que tengan una combinación de fibras de vidrio y de carbono que satisface una proporción de fibra de carbono específica permite una fácil manipulación y laminación para la fabricación de la pala de turbina eólica. Una disposición de este tipo de hebras de fibra de vidrio sobre un sustrato de fibra de carbono proporciona un rendimiento mejorado con respecto a la técnica anterior, mostrando las pruebas que la estructura anterior proporciona una resistencia a la compresión de un 140 %, en comparación con el rendimiento de los materiales híbridos en cubiertas tradicionales. El sustrato de fibra de carbono es una capa plana de fibras de carbono. En un aspecto, el sustrato de fibra de carbono está formado por al menos un haz de filamentos de fibra de carbono aplanado o alargado para producir una capa relativamente delgada.

[0022] En uno o más modos de realización, al menos un número de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas que tienen diferentes proporciones de fibra de carbono se obtienen por las capas de fibra o esteras de fibra que tienen diferentes espesores de sustrato de fibra de carbono. La proporción de fibra de carbono define la proporción de espesor del sustrato de fibra de carbono con respecto a la pluralidad de hebras de fibra de vidrio. En un modo de realización preferente, la proporción de espesor del sustrato de fibra de carbono con respecto a la pluralidad de hebras de fibra de vidrio es de aproximadamente 1:2-1:10. Por ejemplo, el sustrato de fibra de carbono puede tener un espesor de 0,1-0,7 mm, por ejemplo, aproximadamente 0,2 mm, y la capa de hebras de fibra de vidrio puede tener un espesor o diámetro de 0,4-1,0 mm, por ejemplo, aproximadamente 0,6 mm. La propia capa de material híbrido tiene un espesor de entre 0,6-1,5 mm, de forma ventajosa de 0,8-1,2 mm.

[0023] Preferentemente, la pluralidad de hebras de fibra de vidrio se dispone como una serie de hebras paralelas que se extienden longitudinalmente situadas en la parte superior del sustrato de fibra de carbono. Preferentemente, el sustrato de fibra de carbono comprende una capa de fibras de carbono que se extienden longitudinalmente.

[0024] En uno o más aspectos, la pluralidad de hebras de fibra de vidrio se proporciona en un primer lado de la capa de fibra o estera de fibra, y el sustrato de fibra de carbono se proporciona en un segundo lado de la capa de fibra o estera de fibra, en los que al menos un haz de filamentos de fibra de carbono se sitúa entre la pluralidad de hebras de fibra de vidrio en la parte superior del sustrato de fibra de carbono.

[0025] En uno o más modos de realización, la estructura de soporte de carga comprende al menos una primera sección que se extiende longitudinalmente. La proporción de fibra de carbono global de la estructura de soporte de carga varía gradualmente en la dirección longitudinal de la pala. La proporción de fibra de carbono global (o proporción de fibra de carbono resultante) se define como la proporción entre el volumen de fibra de carbono total y el volumen de fibra total que forma el espesor de la estructura de soporte de carga. La estructura de soporte de carga tiene una longitud a lo largo de una dirección longitudinal de la pala. La estructura de soporte de carga preferentemente se extiende sustancialmente en una dirección longitudinal de la pala de turbina eólica en la dirección entre un extremo de raíz y un extremo de punta de la pala. La pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas puede comprender fibras que tienen una orientación alineada unidireccionalmente y de forma ventajosa sustancialmente en la dirección longitudinal. La dirección longitudinal se puede definir como la dirección a lo largo de la longitud de la pala de turbina eólica, tal como desde un extremo de raíz de la pala de turbina eólica hacia el extremo de punta de la pala de turbina eólica, por ejemplo, hacia un extremo de punta de una pala de turbina eólica.

[0026] En uno o más modos de realización, la proporción de fibras de carbono se incrementa gradualmente a lo largo de la primera sección que se extiende longitudinalmente hacia el extremo de punta de la pala. De este modo, se logra una transición de rigidez gradual a lo largo de la estructura de soporte de carga. Además, los lados de las capas de fibra o las esteras de fibra individuales pueden estar ahusados o biselados.

[0027] De acuerdo con algunos aspectos de la presente divulgación, la estructura de soporte de carga es una tapa de larguero, de forma ventajosa integrado en una concha de pala de la pala de turbina eólica. Las palas de turbina eólica se fabrican a menudo de acuerdo con uno de dos diseños de construcción, a saber, un diseño donde una concha aerodinámica delgada se pega a una viga de larguero, o un diseño donde las estructuras de soporte de carga como tapas de larguero están integradas en la concha aerodinámica.

[0028] En un diseño, las estructuras de soporte de carga (es decir, las tapas de larguero o laminados principales) están integradas en la concha y están moldeadas conjuntamente con la concha aerodinámica. La estructura de soporte de carga comprende típicamente un gran número de capas o esteras de fibra en comparación con el resto de la pala y puede formar un engrosamiento local de la concha de turbina eólica, al menos con respecto al número de capas o esteras de fibra. Por tanto, la estructura de soporte de carga puede formar una inserción de fibra en la pala. En este diseño, las estructuras de soporte de carga constituyen la estructura de soporte de carga. Las conchas de pala están diseñadas típicamente con una primera estructura de soporte de carga integrada en la parte de concha del lado de presión y una segunda estructura de soporte de carga integrada en la parte de concha del lado de succión. La primera estructura de soporte de carga y la segunda estructura de soporte de carga están conectadas típicamente por medio de una o más almas a cortante (“shear webs”). Para palas muy largas, las conchas de pala más alejadas de al menos una parte de la extensión longitudinal comprenden una primera estructura de soporte de carga adicional en la concha del lado de presión, y una segunda estructura de soporte de carga adicional en la concha del lado de succión. Esta estructura de soporte de carga adicional también se puede conectar por medio de una o más almas a cortante. Este diseño tiene la ventaja de que es más fácil controlar la conformación aerodinámica de la pala por medio del moldeado de la parte de concha de pala.

[0029] De acuerdo con aspectos de la presente divulgación, la proporción de fibra de carbono de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas se encuentra en un intervalo entre de un 5 % a un 80 %. De acuerdo con un modo de realización ventajoso, la proporción de fibra de carbono a través o promediada sobre las capas de fibra o esteras de fibra apiladas es de al menos un 5 %, o al menos un 10 %, o al menos un 20 %, o al menos un 25 %, o al menos un 30 %, o al menos un 35 %, o al menos un 40 %, o al menos un 50 %, o al menos un 60 %, o al menos un 70 %, o al menos un 80 % a lo largo de al menos una sección de la estructura de soporte de carga.

[0030] En uno o más modos de realización, al menos un número de las capas de fibra o esteras de fibra tienen una proporción de fibra de carbono entre un 30 % y un 80 %, tal como entre un 35 % y un 65 %. De acuerdo con un modo de realización ventajoso, una capa de fibra o estera de fibra comprende al menos un 25 %, o al menos un 30 %, o al menos un 35 %, o al menos un 40 %, o al menos un 50 %, o al menos un 60 %, o al menos un 70 %, o al menos un 80 %, o al menos un 90 % de fibras de carbono. La capa de fibra o estera de fibra puede incluso estar completamente constituida por fibras de carbono.

[0031] En un modo de realización ventajoso, la proporción de fibra de carbono global a lo largo de la estructura de soporte de carga desde la raíz hasta la punta de la pala de turbina eólica varía entre de aproximadamente un 0 % a un 20 % en la raíz a de aproximadamente un 50 % a un 70 % en la punta.

[0032] En uno o más modos de realización, la capa de material híbrido se proporciona durante la fabricación como una estera de fibra seca, que se impregna con una resina líquida y se endurece o cura para formar una estructura compuesta. En un modo de realización ventajoso, una capa de fibra puede estar en forma de una estera híbrida que comprende tanto fibras de vidrio como fibras de carbono de acuerdo con una proporción de fibra de carbono, que cuando se apila conjuntamente con otras capas de fibra con diferente proporción de fibra de carbono logra una fibra de carbono objetivo promediada sobre o a través del espesor de las capas de fibra apiladas en una sección dada, es decir, promediada sobre la capa de fibra apilada que forma el espesor de la estructura de soporte de carga en la sección dada.

[0033] De acuerdo con algunos aspectos, el espesor de la estructura de soporte de carga se ahúsa en la dirección longitudinal hacia el extremo de punta de la pala reduciendo el número de capas de fibra o esteras de fibra apiladas hacia el extremo de punta de la pala. En la práctica, esto se puede llevar a cabo desplazando las caras de extremo de las capas o esteras de fibra apiladas yuxtapuestos entre sí en la dirección longitudinal.

[0034] En uno o más modos de realización, las capas más externas de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas tienen una proporción de fibra de carbono mayor que las capas más internas de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas. Esto proporciona una manera sencilla de incrementar la proporción de fibra de carbono global hacia el extremo de punta de la pala, por ejemplo, extendiendo solo las capas más externas hacia la punta de la pala. De este modo se logra una transición gradual a través del espesor de la estructura de soporte de carga. Las capas más externas de las capas de fibra apiladas corresponden a capas de fibra próximas al exterior de la pala, mientras que las capas de fibra más internas corresponden a capas de fibra distales al exterior de la pala. Si se usan moldes negativos, las capas más externas se apilan en primer lugar y las capas más internas se apilan en la parte superior de las capas más externas.

[0035] Por supuesto, también es posible dejar que las capas más externas tengan una proporción de fibra de carbono menor, por ejemplo, si el contenido de fibra de carbono se debe reducir hacia la punta de la pala. Un diseño de este tipo puede tener ventajas en términos de propósitos de protección contra rayos.

[0036] La presente divulgación se refiere además a un procedimiento de fabricación de al menos una parte de una pala de turbina eólica que comprende una estructura de soporte de carga. El procedimiento comprende proporcionar una pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas que comprenden tanto fibras de carbono como fibras de vidrio. Por ejemplo, el procedimiento comprende apilar una pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas apilando una pluralidad de capas de fibra o disponiendo una pluralidad de capas de fibra de modo que las capas de fibra se superpongan al menos parcialmente, para formar el espesor de la estructura de soporte de carga.

[0037] El procedimiento comprende disponer la pluralidad de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas en un molde para obtener una proporción de fibra de carbono variable a través del espesor de la estructura de soporte de carga. La proporción de fibra de carbono está configurada para variar a través del espesor para lograr una rigidez óptima. En uno o más modos de realización, disponer la pluralidad de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas en un molde comprende disponer la pluralidad de capas de material híbrido individuales. La etapa de disposición se puede realizar situando una pluralidad de capas de material híbrido de modo que una pluralidad de las capas de fibra o esteras de fibra se superpongan al menos parcialmente en una pila.

[0038] El procedimiento comprende infusionar la pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas con una resina; y curar la resina para formar al menos parte de una pala de turbina eólica.

[0039] La infusión de la pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas con una resina se puede realizar usando infusión al vacío o VARTM (moldeo por transferencia de resina asistida por vacío) que se emplea típicamente para fabricar estructuras compuestas, tales como palas de turbina eólica que comprenden un material de matriz reforzado con fibra. Durante el proceso de llenado del molde, se genera vacío, entendiéndose el vacío en este sentido como una presión baja o una presión negativa, por medio de salidas de vacío en la cavidad del molde, con lo que el polímero líquido se introduce en la cavidad del molde por medio de los canales de entrada para llenar la cavidad del molde. Desde los canales de entrada, el polímero se dispersa en todas las direcciones en la cavidad del molde debido a la presión negativa a medida que un frente de flujo se mueve hacia los canales de vacío. Por tanto, es importante situar los canales de entrada y los canales de vacío de forma óptima para obtener un llenado completo de la cavidad del molde. Sin embargo, a menudo es difícil garantizar una distribución completa del polímero en toda la cavidad del molde y, en consecuencia, esto a menudo da como resultado los denominados puntos secos, es decir, áreas con material de fibra que no están suficientemente impregnadas con resina. Por tanto, los puntos secos son áreas donde el material de fibra no está impregnado y donde puede haber bolsas de aire, que son difíciles o imposibles de eliminar controlando la presión de vacío y una posible sobrepresión en el lado de entrada. En las técnicas de infusión al vacío que emplean una parte de molde rígida y una parte de molde elástica en forma de bolsa de vacío, los puntos secos se pueden reparar después del proceso de llenado del molde perforando la bolsa en la ubicación respectiva y extrayendo aire, por ejemplo, por medio de una aguja de jeringa. El polímero líquido se puede inyectar opcionalmente en la ubicación respectiva, y esto se puede hacer, por ejemplo, también por medio de una aguja de jeringa. Este es un proceso tedioso y que requiere mucho tiempo. En el caso de partes de molde grandes, el personal se debe poner de pie sobre la bolsa de vacío. Esto no es deseable, especialmente cuando el polímero no se ha endurecido, ya que puede dar como resultado deformaciones en el material de fibra insertado y, por tanto, un debilitamiento local de la estructura, lo que puede provocar, por ejemplo, efectos de pandeo.

[0040] En la mayoría de los casos, la resina o polímero aplicado es poliéster, éster vinílico o resina epoxi pero también puede ser PUR o pDCPD. Las resinas epoxi tienen ventajas con respecto a diversas propiedades, tales como la contracción durante el curado (que a su vez da lugar potencialmente a menos arrugas en el laminado), propiedades eléctricas y resistencias mecánicas y a la fatiga. El poliéster y los ésteres de vinilo tienen la ventaja de que proporcionan mejores propiedades de unión con respecto a los recubrimientos de gel. De este modo, se puede aplicar un recubrimiento de gel a la superficie exterior de la concha durante la fabricación de la concha aplicando un recubrimiento de gel al molde antes de que el material de refuerzo de fibra se disponga en el molde. Por tanto, se pueden evitar diversas operaciones posteriores al moldeo, tales como pintar la pala. Además, los poliésteres y ésteres vinílicos son más económicos que las resinas epoxi. En consecuencia, el proceso de fabricación se puede simplificar y los costes se pueden reducir.

[0041] A menudo, las estructuras compuestas comprenden un material de núcleo cubierto con un material reforzado con fibra, tal como una o más capas de polímero reforzado con fibra. El material de núcleo se puede usar como un espaciador entre dichas capas para formar una estructura intercalada y típicamente está hecho de un material rígido ligero para reducir el peso de la estructura compuesta. Para garantizar una distribución eficaz de la resina líquida durante el proceso de impregnación, el material de núcleo puede estar provisto de una red de distribución de resina, por ejemplo, proporcionando canales o ranuras en la superficie del material de núcleo.

[0042] Como, por ejemplo, las palas para turbinas eólicas se han hecho cada vez más grandes con el paso del tiempo y ahora pueden tener más de 60 metros de largo, el tiempo de impregnación en relación con la fabricación de dichas palas se ha incrementado, ya que se ha de impregnar más material de fibra con polímero. Además, el proceso de infusión se ha vuelto más complicado, ya que la impregnación de grandes miembros de concha, tales como las palas, requiere el control de los frentes de flujo para evitar puntos secos, el control puede incluir, por ejemplo, un control relacionado con el tiempo de los canales de entrada y los canales de vacío. Esto incrementa el tiempo requerido para introducir o inyectar el polímero. Como resultado, el polímero tiene que permanecer líquido durante un tiempo más largo, lo que habitualmente también da como resultado un incremento del tiempo de curado.

[0043] De forma alternativa, la infusión de la pluralidad de capas de fibra apiladas con una resina se puede realizar usando moldeo por transferencia de resina (RTM) que es similar a VARTM. En RTM, la resina líquida no se introduce en la cavidad del molde debido a un vacío generado en la cavidad del molde. En su lugar, la resina líquida se fuerza a la cavidad del molde por medio de una sobrepresión en el lado de entrada. Además, la infusión de la pluralidad de capas de fibra apiladas con una resina se puede realizar usando la técnica de moldeo con preimpregnado con fibras de refuerzo que están preimpregnadas con una resina precatalizada. La resina es típicamente sólida o casi sólida a temperatura ambiente. Los preimpregnados se disponen a mano o con máquina sobre la superficie de un molde, se embolsan al vacío y, a continuación, se calientan hasta una temperatura, donde se permite que la resina refluya y finalmente se cure. Este procedimiento tiene la principal ventaja de que el contenido de resina en el material de fibra se establece con exactitud de antemano. Los preimpregnados son fáciles y limpios de trabajar y hacen factible la automatización y el ahorro de mano de obra. La desventaja de los preimpregnados es que el coste del material es mayor que el de las fibras no impregnadas. Además, el material de núcleo debe estar hecho de un material que pueda soportar las temperaturas de proceso necesarias para llevar la resina a reflujo. El moldeado con preimpregnado se puede usar tanto en relación con un proceso RTM como uno VARTM.

[0044] La presente divulgación se refiere a una turbina eólica que comprende al menos una pala de turbina eólica de acuerdo con uno o más aspectos de la presente divulgación.

[0045] La fig. 1 ilustra una turbina eólica a barlovento 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 indicado como R.

[0046] La fig. 2 muestra una vista esquemática de un primer modo de realización de una pala 10 de turbina eólica de acuerdo con la invención. La pala 10 de turbina eólica 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 una 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.

[0047] 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.

[0048] Un hombro 40 de la pala 10 está definido como la posición donde la pala 10 tiene su longitud de cuerda más grande. El hombro 40 está proporcionado típicamente en el límite entre la región de transición 32 y la región de perfil alar 34.

[0049] 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 torsionada y/o curvada (es decir, flexionada previamente), proporcionando, por tanto, el plano de cuerda con un curso correspondientemente torsionado y/o curvado, siendo este el caso más a menudo para compensar que la dependencia de la velocidad local de la pala con el radio desde el buje.

[0050] La pala está hecha típicamente de una parte de concha del lado de presión 36 y una parte de concha del lado de succión 38 que están pegadas entre sí a lo largo de las líneas de unión en el borde de ataque 18 y el borde de salida de la pala 20.

[0051] La estructura de soporte de carga preferentemente se extiende sustancialmente en una dirección longitudinal de la pala de turbina eólica 20 en la dirección entre una región de raíz 30 y un extremo de punta de la región de perfil alar 18 de la pala 20.

[0052] La fig. 3a muestra una sección transversal de una pala de turbina eólica a lo largo de la línea I-I mostrada en la fig. 2. Como se menciona previamente, la pala 10 comprende una parte de concha del lado de presión 36 y una parte de concha del lado de succión 38. La parte de concha del lado de presión 36 comprende una estructura de soporte de carga 41, tal como una tapa de larguero o un laminado principal, que constituye una parte de soporte de carga de la parte de concha del lado de presión 36. La estructura de soporte de carga 41 comprende una pluralidad de capas de refuerzo de fibra o esteras de fibra 42, tales como fibras unidireccionales alineadas a lo largo de la dirección longitudinal de la pala para proporcionar rigidez a la pala. La parte de concha del lado de succión 38 también comprende una estructura de soporte de carga 45 que comprende una pluralidad de capas de refuerzo de fibra 46. La parte de concha del lado de presión 38 también puede comprender un material de núcleo intercalado 43 típicamente hecho de madera de balsa o espuma de polímero e intercalado entre un número de capas de revestimiento reforzadas con fibra. El material de núcleo intercalado 43 se usa para proporcionar rigidez a la concha para garantizar que la concha mantenga sustancialmente su perfil alar durante la rotación de la pala. De forma similar, la parte de concha del lado de succión 38 también puede comprender un material de núcleo intercalado 47.

[0053] La estructura de soporte de carga 41 de la parte de concha del lado de presión 36 y la estructura de soporte de carga 45 de la parte de concha del lado de succión 38 están conectadas por medio de una primera alma a cortante 50 y una segunda alma a cortante 55. En el modo de realización mostrado, las almas a cortante 50, 55 están conformadas sustancialmente como almas con forma de I. La primera alma a cortante 50 comprende un cuerpo de alma a cortante y dos bridas de pie de alma. El cuerpo de alma a cortante comprende un material de núcleo intercalado 51, tal como madera de balsa o espuma de polímero, cubierto por un número de capas de revestimiento 52 hechas de un número de capas de fibra. La segunda alma a cortante 55 tiene un diseño similar con un cuerpo de alma a cortante y dos bridas de pie de alma, comprendiendo el cuerpo de alma a cortante un material de núcleo intercalado 56 cubierto por un número de capas de revestimiento 57 hechas de un número de capas de fibra.

[0054] Las conchas de pala 36, 38 pueden comprender un refuerzo de fibra adicional en el borde de ataque y el borde de salida. Típicamente, las partes de concha 36, 38 están unidas entre sí por medio de rebordes de pegamento en los que se pueden usar cuerdas de relleno adicionales (no mostradas). Adicionalmente, las palas muy largas pueden comprender partes seccionales con tapas de larguero adicionales, que están conectadas por medio de una o más almas a cortante adicionales.

[0055] La fig. 3b muestra una vista en perspectiva de una parte de concha de pala, que comprende una parte de concha de pala 60 y una estructura de soporte de carga 70 integrada, que forma una tapa de larguero o laminado principal de la parte de concha de pala.

[0056] La fig. 4a ilustra el proceso de laminación implicado en la fabricación de una estructura de soporte de carga de una pala de turbina eólica y muestra una parte de una sección transversal longitudinal de un molde 80 de pala.

[0057] El proceso implica las etapas de laminar un material de fibra primario en un molde 80. El material de fibra primario comprende un número de capas de revestimiento exterior 82, que forman una parte exterior de la parte de concha de pala. Las capas de revestimiento exterior 82 pueden estar hechas, por ejemplo, de fibras de vidrio orientadas biaxialmente. Una pluralidad de capas de fibra 84, preferentemente hechas de material híbrido (es decir, híbrido de vidrio y carbono) se apilan en la parte superior de las capas de revestimiento exterior 82. Las capas de fibra 84 tienen una proporción de fibra de carbono predefinida definida como el volumen de las fibras de carbono dividido por el volumen total de las fibras de vidrio y las fibras de carbono. La proporción de fibra de carbono se personaliza de acuerdo con la colocación de la capa en la estructura de soporte de carga (a una distancia dada de la raíz o la punta). Cada capa de fibra o estera de fibra se puede fabricar para su región específica en la estructura de soporte de carga de la pala (por ejemplo, posición de inicio/parada, región de raíz, región de punta, borde de ataque, etc.) donde es necesaria una rigidez/compresión específica. Las capas de fibra o esteras de fibra 84 están hechos preferentemente de fibras híbridas dispuestas unidireccionalmente que se extienden sustancialmente en la dirección longitudinal de la parte de concha de pala para proporcionar rigidez en la dirección de envergadura de la pala acabada. Cada capa de fibra o estera de fibra tiene una proporción de fibra de carbono definida (por ejemplo, hecha a medida, dedicada o predeterminada). Al menos un número de las capas de fibra o esteras de fibra 84 comprende hebras de fibra de vidrio dispuestas sobre un sustrato de fibra de carbono, donde al menos un número de dichas capas de fibra o esteras de fibra 84 apilados que tienen diferentes proporciones de fibra de carbono se obtienen por dichas capas de fibra o esteras de fibra que tienen diferentes espesores del sustrato de fibra de carbono. La proporción de fibra de carbono de cada una de las capas de fibra 84 apiladas se encuentra en un intervalo de entre un 5 % a un 80 %.

[0058] Las capas de fibra o esteras de fibra 84 se añaden o cosen conjuntamente añadiendo carbono gradualmente a lo largo de toda la longitud de la pala. Las capas más externas de las capas de fibra o esteras de fibra 84 apiladas tienen una proporción de fibra de carbono mayor que las capas más internas de las capas de fibra o tejidos de fibra 84 apilados. Esto proporciona una manera sencilla de incrementar la proporción de fibra de carbono global hacia el extremo de punta de la pala. Esto se podría realizar con una transición gradual a través del espesor de la estructura de soporte de carga.

[0059] Apilar las capas de fibra o esteras de fibra 84 con capas o tejidos de fibra que tienen diferentes proporciones de fibra de carbono como se muestra en la fig. 4b puede proporcionar una transición suave de vidrio puro a carbono total (o de una primera proporción de fibra de carbono a una segunda proporción de fibra de carbono) y una proporción de fibra de carbono de material de fibra que varía a través del espesor de la estructura de soporte de carga.

[0060] La estructura de soporte de carga se podría construir total o parcialmente a partir de dichas capas de fibra o esteras de fibra con diversas proporciones de fibra de carbono o diversas rigideces. La proporción de fibra de carbono global de la estructura de soporte de carga varía gradualmente en la dirección longitudinal de la pala. Una proporción de fibra de carbono global a lo largo de la estructura de soporte de carga desde la raíz hasta la punta de la pala de turbina eólica varía de entre un 0 % a un 20 % en la raíz a de un 50 % a un 70 % en la punta.

[0061] En uno o más modos de realización preferentes, es beneficioso crear las capas de fibra más externas de modo que las capas de fibra más externas tengan una primera proporción de fibra de carbono y las capas de fibra más internas de modo que las capas de fibra más internas tengan un segundo contenido de fibra de carbono. Se pueden añadir capas de fibra o esteras de fibra de vidrio adicionales en la región de raíz. El material híbrido que tiene una tercera proporción de fibra de carbono se puede disponer en otras regiones.

[0062] Esto proporciona la ventaja y la posibilidad de optimizar la seguridad/rigidez a lo largo de la pala. Esto da como resultado la reducción de la masa global y el momento de masa mientras que se optimiza la rigidez en el extremo de punta de la pala. La proporción de fibra de carbono global se incrementa gradualmente a lo largo de la estructura de soporte de carga hacia el extremo de punta de la pala.

[0063] Las secciones de extremo de la pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra pueden ser preferentemente ahusadas y dispuestas para formar una sección ahusada 86. Si bien la fig. 4a representa una sección ahusada muy inclinada, se reconoce que la sección ahusada se puede extender a lo largo de varios metros de la estructura de soporte de carga.

[0064] En la parte superior de las capas de fibra o esteras de fibra están dispuestas un número de capas de revestimiento interno 88. Las capas de revestimiento interno también pueden estar hechas de fibras de vidrio orientadas biaxialmente. Las capas de revestimiento interno 88 se pueden colocar sobre los extremos de las capas de fibra o esteras de fibra 84 de modo que las capas de revestimiento interno formen parte de la sección ahusada 86, como se muestra en la fig. 4a.

[0065] Posteriormente, se disponen un número de entradas de resina (no mostradas) y salidas de vacío (no mostradas) en la parte superior del material de fibra primario, y finalmente se dispone una bolsa de vacío (no mostrada) en la parte superior. A continuación, el material de fibra primario se infunde con una resina primaria, de forma ventajosa una resina de poliéster, por medio de un proceso VARTM, y la resina se cura para formar un elemento de pala curado. En el modo de realización mostrado, las capas de revestimiento exterior 86 forman parte de la concha aerodinámica de la pala de turbina eólica acabada, mientras que las capas de fibra o esteras de fibra 84 forman parte de un laminado de raíz de la pala de turbina eólica.

[0066] La fig. 4b muestra una vista superior esquemática de una parte de concha de pala que ilustra la estructura de soporte de carga con la proporción de fibra de carbono variable a lo largo de la longitud de la parte de concha de pala de acuerdo con la presente divulgación. La fig. 4b muestra además, en la parte inferior, una vista lateral esquemática de un apilamiento ejemplar de las capas de fibra o esteras de fibra donde al menos algunas capas de fibra o esteras de fibra tienen una proporción de fibra de carbono diferente a otras capas de fibra o esteras de fibra. Por ejemplo, las capas de fibra o las esteras de fibra más externos 92 (por ejemplo, 3-4) están hechos con una proporción de fibra de carbono de alrededor de un 60-80 % y se extienden desde la región de raíz de la pala hasta la región de punta de la pala. En otras palabras, las capas de fibra o esteras de fibra más externos son tan largas como la longitud de la estructura de soporte de carga. Las siguientes capas de fibra o esteras de fibra 96, que están dispuestas más internas, están hechas con una proporción de fibra de carbono de alrededor de un 30­ 40 % y se extienden desde la región de raíz de la pala hasta la región de punta de la pala, pero están desplazadas con respecto a las capas o esteras de fibra más externos 92 para lograr una determinada proporción de fibra de carbono (tal como alrededor de un 30-35 % de proporción de fibra de carbono) que evoluciona suavemente en la dirección longitudinal, por ejemplo, desde principalmente vidrio hasta principalmente carbono (o al menos dos proporciones de fibra de carbono CF-A % y CF-D % diferentes). Cada capa de fibra entre la capa de fibra o esteras de fibra 96 están desplazadas entre sí, siendo la capa de fibra o estera de fibra superior más corta que la capa de fibra o estera de fibra inferior. Esto muestra cómo las capas más externas de dichas capas de fibra o esteras de fibra apiladas tienen una proporción de fibra de carbono mayor que las capas más internas de dichas capas de fibra o esteras de fibra apiladas. Se colocan esteras de fibra de vidrio 94 adicionales en la parte superior de las primeras capas de fibra o esteras de fibra 92 en la región de raíz para lograr una proporción de fibra de carbono CF-A menor (tal como una proporción de fibra de carbono de aproximadamente un 5-10 %) en la región de raíz, una proporción de fibra de carbono de transición CF-B (tal como una proporción de fibra de carbono de aproximadamente un 11-15 %) en la región de transición, una proporción de fibra de carbono intermedia CF-C en la región de perfil alar mientras que las primeras capas de fibra o esteras de fibra 92 se dejan al descubierto en la región de punta para proporcionar una alta proporción de fibra de carbono CF-D (tal como una proporción de fibra de carbono de aproximadamente un 60-80 %) en la región de punta. El espesor de la estructura de soporte de carga se puede ahusar en la dirección longitudinal hacia el extremo de punta de la pala reduciendo el número de capas de fibra o esteras de fibra apiladas hacia el extremo de punta de la pala. Esto se puede llevar a cabo desplazando las caras de extremo de las capas o esteras de fibra apiladas yuxtapuestas entre sí en la dirección longitudinal.

[0067] La figura 5 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento 500 ejemplar de fabricación de al menos una parte de una pala de turbina eólica que comprende una estructura de soporte de carga. El procedimiento 500 comprende proporcionar S1 una pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apiladas que comprenden tanto fibras de carbono como fibras de vidrio. Por ejemplo, el procedimiento comprende proporcionar S1 una pluralidad de capas de fibra o esteras de fibra apilados. Las capas de fibra o esteras de fibra comprenden fibra de carbono y/o fibra de vidrio con diversas proporciones de fibra de carbono.

[0068] El procedimiento comprende disponer S2 la pluralidad de las capas de fibra o esteras de fibra apilados en un molde para obtener una proporción de fibra de carbono variable a través del espesor de la estructura de soporte de carga. La proporción de fibra de carbono está configurada para variar a través del espesor para lograr una rigidez óptima. Disponer S2 comprende colocar o apilar una pluralidad de fibras o esteras de fibra de modo que las capas de fibra o esteras de fibra se superpongan al menos parcialmente, para formar el espesor de la estructura de soporte de carga. En uno o más modos de realización, disponer la pluralidad de las capas de fibra o esteras de fibra apiladas en un molde comprende disponer la pluralidad de capas de material híbrido individuales. La etapa de disponer S2 se puede realizar situando una pluralidad de capas de material híbrido de modo que una pluralidad de las capas de fibra se superponga al menos parcialmente en una pila. En la fig. 3b se da un ejemplo de disposición de la pluralidad de capas de fibra apiladas. Por ejemplo, disponer S2 comprende colocar en primer lugar como la capa más externa la cubierta o capa de fibra más larga con la proporción de fibra de carbono más alta, seguida de una capa de fibra más corta, y una capa de fibra incluso más corta, etc. Esto proporciona una pala que comprende una punta hecha con una proporción de fibra de carbono incrementada, simplemente colocando un número de cubiertas (por ejemplo, de una a seis) con una alta proporción de fibra de carbono más externa. Esto es posible porque el esfuerzo de compresión no es tan alto en las secciones de punta como en las áreas de alto esfuerzo alrededor del hombro. La estructura de soporte de carga en el hombro tiene una proporción de fibra de carbono predominantemente baja (tal como un 30-35 %) ya que solo unas pocas (por ejemplo, de una a seis) capas de fibra de alta proporción de fibra de carbono forman el extremo de punta primario de la estructura de soporte de carga. La proporción de fibra de carbono en el hombro puede ser alrededor de un 20-50 %.

[0069] El procedimiento 500 comprende infusionar S3 la pluralidad de capas de fibra apiladas con una resina; y curar S4 la resina para formar al menos parte de una pala de turbina eólica. Infusionar S3 puede comprender la infusión al vacío o VARTM (moldeo por transferencia de resina asistida por vacío) y/o técnicas de preimpregnación, como se describe anteriormente.

[0070] El procedimiento 500 proporciona una disposición de capa de fibra o cubierta continua con colocaciones reducidas y desalineaciones entre las capas de fibra.

[0071] La invención se ha descrito con referencia a un modo de realización preferente. Sin embargo, el alcance de la invención no se limita al modo de realización ilustrado, y se pueden llevar a cabo alteraciones y modificaciones sin desviarse del alcance de la invención.

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1. Una pala de turbina eólica que comprende una estructura de soporte de carga hecha de un material polimérico reforzado con fibra, en la que la estructura de soporte de carga comprende una pluralidad de esteras de fibra apiladas en un espesor de la estructura de soporte de carga,

en la que una pluralidad de dichas esteras de fibra apiladas están hechas de material híbrido que comprende tanto fibras de carbono como fibras de vidrio y que tiene una proporción de fibra de carbono, que se define como el volumen de las fibras de carbono dividido por el volumen total de las fibras de vidrio y las fibras de carbono, caracterizada por que

- al menos un número de dichas esteras de fibra apiladas tienen diferentes proporciones de fibra de carbono, de modo que la proporción de fibra de carbono del material de fibra varía a través del espesor de la estructura de soporte de carga,

en la que al menos un número de las esteras de fibra apiladas comprende hebras de fibra de vidrio dispuestas sobre un sustrato de fibra de carbono, y en la que al menos un número de dichas esteras de fibra apiladas que tienen diferentes proporciones de fibra de carbono se obtiene al tener dichas esteras de fibra diferentes espesores de sustrato de fibra de carbono.

2. Una pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que las esteras de fibra apiladas comprenden en una sección transversal un número de primeras esteras de fibra que tienen una primera proporción de fibra de carbono y un número de segundas esteras de fibra que comprenden una segunda proporción de fibra de carbono.

3. Una pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que la primera proporción de fibra de carbono y la segunda proporción de fibra de carbono difieren en al menos un 10 %.

4. Una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la estructura de soporte de carga es una tapa de larguero, integrado de forma ventajosa en una concha de pala de la pala de turbina eólica.

5. Una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la proporción de fibra de carbono de las esteras de fibra apiladas se encuentra en un intervalo de entre un 5 % a un 80 %.

6. Una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que una proporción de fibra de carbono global a lo largo de la estructura de soporte de carga desde la raíz hasta la punta de la pala de turbina eólica varía de entre un 0 % a un 20 % en la raíz a de un 50 % a un 70 % en la punta, de forma ventajosa con una transición gradual en dirección longitudinal entre la raíz y la punta.

7. Una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el espesor de la estructura de soporte de carga se ahúsa en la dirección longitudinal hacia el extremo de punta de la pala reduciendo el número de esteras de fibra apiladas hacia el extremo de punta de la pala.

8. Una pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 6, en la que las capas más externas de dichas capas de fibra apiladas tienen una proporción de fibra de carbono mayor que las capas más internas de dichos tejidos de fibra apilados.

9. Un procedimiento de fabricación de al menos una parte de una pala de turbina eólica que comprende una estructura de soporte de carga, comprendiendo el procedimiento:

apilar una pluralidad de esteras de fibra que comprenden tanto fibras de carbono como fibras de vidrio, en la que al menos un número de las esteras de fibra apiladas comprenden hebras de fibra de vidrio dispuestas sobre un sustrato de fibra de carbono, y en la que al menos un número de dichas esteras de fibra apiladas tienen diferentes proporciones de fibra de carbono obtenidas al tener dichas esteras de fibra diferentes espesores de sustrato de fibra de carbono,

disponer la pluralidad de dichas esteras de fibra apiladas en un molde para obtener una proporción de fibra de carbono variable a través del espesor de la estructura de soporte de carga;

infusionar dicha pluralidad de esteras de fibra apiladas con una resina; y

curar dicha resina para formar al menos parte de una pala de turbina eólica.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9, en el que la estera de material híbrido se proporciona como una estera de fibra seca.

11. Una turbina eólica que comprende al menos una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8.