ES2924758T3 - Procedimiento para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador - Google Patents
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Abstract
La presente divulgación está dirigida a un método 100 para ensamblar una pala de rotor modular 16 de una turbina eólica 10. El método incluye proporcionar 102 una sección de raíz de pala preformada 20 y una sección de punta de pala preformada 22 de la pala de rotor 16. Además, la sección de raíz de pala 20 incluye una o más tapas de larguero 48, 50 que se extienden generalmente en la dirección de la envergadura. Otro paso 104 incluye proporcionar al menos un segmento de pala preformado de la pala de rotor 16. El método también incluye montar 106 el al menos un segmento de pala alrededor de una o más tapas de larguero 48, 50 de la sección de raíz de pala 20, donde al menos un segmento de pala incluye una sección transversal en forma de cuerda que tiene múltiples juntas, donde al menos una junta está ubicada en al menos una de una superficie del lado de presión 31 o una superficie del lado de succión 33. Además, el método también incluye unir 108 la hoja la sección de punta 22 a al menos una de las una o más tapas de larguero 48, 50 o al menos un segmento de pala. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Procedimiento para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador
La presente invención se refiere a un procedimiento para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador. La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y respetuosas con el medio ambiente disponibles en la actualidad, y los aerogeneradores han ganado cada vez más atención en este sentido. Un aerogenerador moderno normalmente incluye una torre, un generador, un multiplicador, una góndola y un rotor que tiene un buje giratorio con una o más palas de rotor. Las palas de rotor capturan la energía cinética del viento utilizando principios aerodinámicos conocidos. Las palas de rotor transmiten la energía cinética en forma de energía rotacional para hacer girar un eje que acopla las palas de rotor a un multiplicador, o si no se utiliza multiplicador, directamente al generador. Después, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que puede enviarse a una red de servicio.
Las palas de rotor generalmente incluyen una carcasa del lado de succión y una carcasa del lado de presión formadas típicamente mediante procesos de moldeo las cuales se unen entre sí en unas líneas de unión a lo largo del borde de ataque y de salida de la pala. Además, las carcasas de presión y de succión son relativamente ligeras y presentan unas propiedades estructurales (por ejemplo, rigidez, resistencia al pandeo y robustez) que no están configuradas para resistir los momentos de flexión y otras cargas ejercidas sobre la pala de rotor durante el funcionamiento. Por lo tanto, para aumentar la rigidez, la resistencia al pandeo y la robustez de la pala de rotor, la carcasa del cuerpo generalmente se refuerza utilizando uno o más componentes estructurales (por ejemplo, refuerzos longitudinales opuestos con un larguero configurado entre los mismos) los cuales se acoplan a las superficies del lado de presión y de succión internas de las mitades de carcasa. Los refuerzos longitudinales pueden construirse en diversos materiales, incluyendo compuestos laminados de fibra de vidrio y/o compuestos laminados de fibra de carbono, pero sin limitarse a éstos.
Dichas palas de rotor, sin embargo, no están exentas de problemas. Por ejemplo, las líneas de unión de las palas de rotor típicas generalmente se forman aplicando una pasta o compuesto de unión adecuado a lo largo de la línea de unión con una anchura de unión mínima diseñada entre los elementos de carcasa. Estas líneas de unión son una limitación crítica del diseño de las palas, ya que en la línea de unión se produce un número significativo de fallos de campo de las palas de la turbina. La separación de la línea de unión a lo largo del borde de ataque y de salida de una pala de turbina en funcionamiento puede provocar un fallo catastrófico y daños en el aerogenerador.
Además, los procedimientos utilizados para fabricar las palas de rotor y/o sus componentes estructurales pueden ser difíciles de controlar, propensos a defectos y/o requerir mucha mano de obra debido a la manipulación de los tejidos secos y los desafíos de infundir grandes estructuras laminadas. Además, a medida que las palas de rotor continúan aumentando de tamaño, los procedimientos de fabricación convencionales continúan aumentando en complejidad, ya que las mitades de las palas se fabrican típicamente utilizando mitades de moldes opuestos que deben ser lo suficientemente grandes para dar cabida a la longitud total de la pala de rotor. Como tal, unir las mitades de palas grandes puede requerir mucho trabajo y ser más susceptible a defectos.
Una estrategia conocida para reducir la complejidad y los costes asociados al preformado, el transporte y el montaje de aerogeneradores que tienen palas de rotor cada vez de mayor tamaño es fabricar las palas de rotor en segmentos de pala. Los segmentos de pala pueden montarse después para formar la pala de rotor. Sin embargo, los diseños de unión conocidos para conectar entre sí los segmentos de pala suelen tener una variedad de inconvenientes. Por ejemplo, muchos diseños de unión conocidos no proporcionan una alineación suficiente de los segmentos de pala. Como tal, se pierde una cantidad significativa de tiempo alineando los segmentos de pala para el montaje de la pala de rotor. Además, muchos diseños de unión conocidos incluyen varios componentes de interconexión complejos, lo que aumenta la cantidad de tiempo necesario para montar los segmentos de pala. Además, las palas segmentadas suelen ser más pesadas que las palas fabricadas con procedimientos convencionales debido a las uniones adicionales y/o piezas relacionadas. Además, cada uno de los segmentos todavía se fabrica utilizando mitades de pala que se unen entre sí en el borde de ataque y de salida, lo que, tal como se ha mencionado, es una restricción de diseño crítica.
En US 2014/140855 A1, US 2014/271217 A1, y US 2011/103962 A1, por ejemplo, se describen palas de rotor de un aerogenerador.
Por lo tanto, la técnica busca continuamente nuevas y mejores palas de rotor y procedimientos relacionados que aborden los problemas mencionados anteriormente. En consecuencia, la presente invención va dirigida a un procedimiento para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 1.
Varios aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden quedar claros a partir de la descripción.
En un aspecto, la presente descripción se refiere a un procedimiento para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 1.
En otra realización, el procedimiento puede incluir sujetar un componente estructural preformado a la sección de raíz de la pala en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura, y montar la pluralidad de segmentos de pala al componente estructural. Más específicamente, en realizaciones no reivindicadas, la pluralidad de segmentos de pala puede incluir por lo menos un segmento de pala continuo que tenga una única unión que presente una superficie del lado de presión y una superficie del lado de succión. Por lo tanto, en realizaciones particulares, el procedimiento puede incluir separar las superficies de lado de presión y de succión en la unión única, montar el segmento continuo de pala sobre uno o más refuerzos longitudinales y sujetar el segmento continuo de pala entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala mediante un adhesivo en la unión única.
En otras realizaciones, la etapa de montar la pluralidad de segmentos de pala entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala puede incluir, además, sujetar los segmentos de pala a por lo menos uno de la sección de raíz de la pala, la sección de punta de la pala, el componente estructural, el uno o más refuerzos longitudinales, o segmentos de pala adyacentes por medio de, por ejemplo, un adhesivo, soldadura, uno o más elementos de sujeción, o similares. Como tal, la etapa de montar los segmentos de pala puede adaptarse de acuerdo con los materiales utilizados para cada uno de los componentes de pala. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, los segmentos de pala pueden construirse con un polímero termoestable, mientras que la sección de raíz de la pala puede construirse con un polímero termoplástico. En dicha realización, puede ser beneficioso soldar entre sí los diferentes materiales. En realizaciones adicionales, puede ser beneficioso montar componentes de un material similar mediante un adhesivo, por ejemplo, segmentos de pala adyacentes.
En realizaciones adicionales, el procedimiento también puede incluir el montaje de uno o más largueros entre uno o más refuerzos longitudinales de la sección de raíz de la pala o la sección de punta de la pala antes, por ejemplo, de la etapa de montar por lo menos un segmento de pala entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala. Como tal, el (los) larguero(s) está(n) configurado(s) para aumentar la rigidez en la sección de raíz de la pala y/o la sección de punta de la pala, lo que permite manipular las secciones con un mayor control.
Tal como se ha mencionado, el o los segmentos de pala de una realización determinada pueden incluir por lo menos un segmento de borde de ataque y por lo menos un segmento de borde de salida. En dichas realizaciones, el procedimiento puede incluir, además, el montaje de por lo menos un segmento de borde de ataque y por lo menos un segmento de borde de salida entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala, y sujetar entre sí el segmento de borde de ataque y el segmento de borde de salida en una junta del lado de presión y una junta de lado de succión.
En otras realizaciones, el procedimiento puede incluir, además, soportar la sección de raíz de la pala a través de un conjunto de sujeción principal durante el montaje del por lo menos un segmento de borde de ataque y el por lo menos un segmento de borde de salida entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala. Además, en determinadas realizaciones, el procedimiento puede incluir soportar los segmentos del borde de ataque y de salida durante el montaje a través de un conjunto de sujeción del borde de ataque y un conjunto de sujeción del borde de salida, respectivamente.
Más específicamente, en realizaciones particulares, el procedimiento puede incluir colocar por lo menos un segmento de borde de ataque en un conjunto de sujeción del borde de ataque e instalar el conjunto de sujeción del borde de ataque en el conjunto de sujeción principal por debajo de la sección de raíz de la pala cuando la sección de raíz de la pala está instalada en el conjunto de sujeción principal. Como tal, el procedimiento también puede incluir el montaje del por lo menos un segmento de borde de ataque entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala mientras el segmento de borde de ataque se encuentra sobre el conjunto de sujeción del borde de ataque.
De manera similar, el procedimiento también puede incluir colocar el por lo menos un segmento del borde de salida en un conjunto de sujeción del borde de salida e instalar el conjunto del sujeción del segmento del borde de salida en el conjunto del sujeción principal por encima de la sección de la base de la pala cuando la sección de raíz de la pala se encuentra instalada en el conjunto de sujeción principal. El procedimiento también puede incluir instalar el conjunto de sujeción del borde de salida por encima de la sección de raíz de la pala, por ejemplo, a través de una grúa. Como tal, el procedimiento también puede incluir montar el por lo menos un segmento de borde de salida entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala mientras el segmento de borde de salida se encuentra sobre el conjunto de sujeción del borde de salida.
En otro aspecto, la presente descripción se refiere a un procedimiento no reivindicado para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador. El procedimiento incluye disponer una sección de raíz de la pala preformada y una sección de punta de la pala preformada de la pala de rotor. La sección de raíz de la pala incluye uno o más refuerzos longitudinales que se extienden en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura. El procedimiento también incluye disponer por lo menos un segmento de pala preformado de la pala de rotor. Otra etapa incluye montar el por lo menos un segmento de pala alrededor de uno o más refuerzos longitudinales de la sección de raíz de la pala, en el que por lo menos un segmento de pala comprende una sección transversal a lo largo de la cuerda que define una superficie continua de la pala. El procedimiento también incluye unir la sección de punta de la pala a por lo menos uno del uno o más refuerzos longitudinales o el por lo menos un segmento de pala.
En una realización, la superficie continua de la pala puede incluir una única unión en un borde de salida del segmento de pala, en el que la superficie continua de la pala comprende una superficie del lado de presión y una superficie del lado de succión. En dicha realización, el procedimiento puede incluir, además, separar las superficies de lado de presión y de succión en la unión única, montar el segmento de pala continuo sobre uno o más refuerzos longitudinales, unir las superficies de lado de presión y de succión en la unión única, y sujetar el segmento continuo de pala entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala.
En otra realización, la superficie continua de la pala puede no ser no unida. En dicha realización, el procedimiento también puede incluir instalar la superficie de la pala no unida alrededor de uno o más refuerzos longitudinales. En todavía otro aspecto, la presente descripción va dirigida a un aparato de sujeción no reivindicado para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador. El aparato de sujeción incluye un conjunto de sujeción principal configurado para soportar y orientar una sección de raíz de la pala preformada y por lo menos un conjunto de sujeción de segmentos de pala configurado para soportar y orientar uno o más segmentos de pala respecto a la sección de raíz de la pala. Como tal, el por lo menos un conjunto de sujeción de segmentos de pala está configurado para encajar dentro de una parte del conjunto de sujeción principal.
En otra realización, el aparato de sujeción puede incluir por lo menos un conjunto de sujeción del borde de ataque y por lo menos un conjunto de sujeción del borde de salida. Por lo tanto, en ciertas realizaciones, el conjunto de sujeción del borde de ataque puede configurarse para encajar por debajo de la sección de raíz de la pala cuando se encuentra instalado en el conjunto de sujeción principal. Además, el conjunto de sujeción del borde de salida puede configurarse para encajar por encima de la sección de raíz de la pala cuando se encuentra instalado en el conjunto de sujeción principal. Debe entenderse, sin embargo, que la orientación del aparato de fijación y, por lo tanto, la posición de los conjuntos de sujeción de ataque y de salida pueden invertirse.
En realizaciones adicionales, el conjunto de sujeción principal del aparato de sujeción también puede incluir una placa de raíz de la pala configurada para alinear una parte extrema de la raíz de la sección de raíz de la pala. Además, el conjunto de sujeción principal también puede incluir una estructura de soporte de la raíz configurada para soportar una parte extrema de la raíz de la sección de raíz de la pala. En ciertas realizaciones, la estructura de soporte de la raíz puede incluir, además, un bloque de soporte configurado para soportar la parte extrema de la raíz de la sección de raíz de la pala.
Varias características, aspectos y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan y forman parte de esta memoria, ilustran unas realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos:
La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de una realización de un aerogenerador de acuerdo con la presente descripción;
La figura 2 ilustra una vista en perspectiva de una realización de una pala de rotor modular de un aerogenerador de acuerdo con la presente descripción;
La figura 3 ilustra una vista en despiece de la pala de rotor modular de la figura 2;
La figura 4 ilustra una vista en sección transversal de una realización de un segmento de borde de ataque de una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción;
La figura 5 ilustra una vista en sección transversal de una realización de un segmento de borde de salida de una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción;
La figura 6 ilustra una vista en sección transversal de la pala de rotor modular de la figura 2 de acuerdo con la presente descripción a lo largo de la línea 6-6;
La figura 7 ilustra una vista en sección transversal de la pala de rotor modular de la figura 2 de acuerdo con la presente descripción a lo largo de la línea 7-7;
La figura 8 ilustra una vista en sección transversal de otra realización de una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción, que ilustra particularmente un segmento de pala que tiene juntas de lado de presión y de succión superpuestas;
La figura 9 ilustra una vista en sección transversal de otra realización de una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción, que ilustra particularmente un segmento de pala continuo no unido;
La figura 10 ilustra una vista en sección transversal de otra realización de una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción, que ilustra particularmente un segmento de pala de una sola unión;
La figura 11 ilustra una vista en sección transversal de otra realización de una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción, que ilustra particularmente una pluralidad de segmentos de pala unidos entre sí a través de múltiples uniones;
La figura 12 ilustra una vista en sección transversal de otra realización de una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción, que ilustra en particular una pluralidad de segmentos de pala unidos entre sí mediante múltiples uniones;
La figura 13 ilustra un diagrama de flujo de un procedimiento para montar una pala de rotor modular de acuerdo con la presente descripción;
La figura 14-17 ilustra varios diagramas esquemáticos de una realización de un procedimiento para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador de acuerdo con la presente descripción, ilustrando particularmente las etapas de montaje que pueden completarse en fábrica;
La figura 18 ilustra una vista en perspectiva de una realización de un conjunto de sujeción utilizado para montar varios componentes de pala de rotor de un aerogenerador de acuerdo con la presente descripción; y
La figura 19 ilustra un diagrama esquemático de una realización de un procedimiento para montar una pala de rotor de un aerogenerador de acuerdo con la presente descripción, que ilustra particularmente las etapas de montaje que pueden completarse en campo, por ejemplo, en un sitio de aerogeneradores.
Se hará referencia ahora en detalle a unas realizaciones de la invención, uno o más ejemplos de los cuales se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se da a modo de explicación de la invención, no como limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la materia que pueden realizarse diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, las características ilustradas o descritas como parte de una realización pueden utilizarse con otra realización para producir otra realización más. Por lo tanto, se pretende que la presente invención cubra las modificaciones y variaciones que se encuentren dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
En general, la presente descripción se refiere a una pala de rotor modular no reivindicada para un aerogenerador y a un procedimiento para montar una pala de rotor modular de un aerogenerador de acuerdo con la reivindicación 1. En ciertas realizaciones, la pala de rotor incluye una sección de raíz de la pala preformada, una sección de punta de la pala preformada y uno o más segmentos de pala montados entre la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura. En ciertas realizaciones, los segmentos de pala pueden incluir uno o más segmentos de borde de ataque, unos segmentos de borde de salida, unos segmentos del lado de presión, unos segmentos del lado de succión, un segmento del lado de presión delantero, un segmento del lado de succión delantero, un segmento del lado de presión trasero, un segmento del lado de succión trasero, o un segmento de pala continuo no unido. Además, la sección de raíz de la pala y/o la sección de punta de la pala pueden incluir, cada una, uno o más refuerzos longitudinales. Por lo tanto, la sección de raíz de la pala y la sección de punta de la pala pueden unirse entre sí a través de sus respectivos refuerzos longitudinales.
Por lo tanto, la presente descripción proporciona muchas ventajas que no están presentes en la técnica anterior. Por ejemplo, la presente descripción proporciona una pala de rotor modular que tiene múltiples segmentos de pala y/o componentes que pueden preformarse individualmente antes del montaje de la pala. De este modo, los segmentos de pala reducen el número de líneas de unión y alejan las líneas de unión de las regiones del borde de ataque y/o de salida. Además, puede reducirse el número de uniones biseladas o similares. Además, las palas de rotor modulares que se describen en aquí pueden aumentar las opciones de la cadena de suministro, pueden reducir el tiempo del ciclo de montaje, y/o pueden reducir los costes de envío. Por lo tanto, las palas de rotor y los procedimientos de la
presente descripción proporcionan una alternativa económica a las palas de rotor convencionales. Además, las palas de rotor de la presente descripción pueden tener un peso reducido. Haciendo referencia ahora a los dibujos, la figura 1 ilustra una realización de un aerogenerador 10 de acuerdo con la presente descripción. Tal como se muestra, el aerogenerador 10 incluye una torre 12 con una góndola 14 montada sobre la misma. En un buje de rotor 18 van montadas una pluralidad de palas de rotor 16 las cuales, a su vez, van conectadas a una brida principal que hace girar un eje de rotor principal. Los componentes de control y generación de energía del aerogenerador se encuentran alojados dentro de la góndola 14. La vista de la figura 1 se da únicamente con fines ilustrativos para situar la presente invención en un campo de uso de ejemplo. Debe apreciarse que la invención no se limita a ningún tipo particular de configuración de aerogenerador.
Haciendo referencia ahora a las figuras 2 y 3, se ilustran varias vistas de una pala de rotor modular 16 fabricada de acuerdo con la presente descripción. Tal como se muestra, la pala de rotor 16 incluye una configuración modular que tiene una sección de raíz de la pala preformada 20, una sección de punta de la pala preformada 22 dispuesta opuesta a la sección de raíz de la pala 20, y una pluralidad de segmentos de pala dispuestos entre las mismas. La sección de raíz de la pala 20 está configurada para montarse o sujetarse de otro modo al rotor 18 (figuras 1). Además, tal como se muestra en la figuras 2, la pala de rotor 16 define una envergadura 23 que es igual a la longitud total entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22. Además, tal como se muestra en las figuras 2 y 6, la pala de rotor 16 define una cuerda 25 que es igual a la longitud total entre un borde de ataque 40 de la pala de rotor 16 y un borde de salida 42 de la pala de rotor 16. Tal como se entiende de manera general, la cuerda 25 puede variar en longitud, en general, respecto a la envergadura 23 a medida que la pala de rotor 16 se extiende desde la sección de raíz de la pala 20 hasta la sección de punta de la pala 22.
Además, tal como se muestra en la realización ilustrada, los segmentos de pala pueden incluir una pluralidad de segmentos de borde de ataque 24 y una pluralidad de segmentos de borde de salida 26 dispuestos sustancialmente entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22 a lo largo de un eje longitudinal 27 en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura. Por lo tanto, el segmento del borde de ataque y de salida 24, 26, en general, actúan de carcasa/cubierta exterior de la pala de rotor 16 y pueden definir un perfil sustancialmente aerodinámico, como definiendo una sección transversal en forma de superficie aerodinámica simétrica o arqueada. En realizaciones adicionales, debe entenderse que la parte del segmento de pala de la pala 16 puede incluir cualquier combinación de los segmentos descritos aquí y no se limita a la realización representada.
Haciendo referencia ahora a la figura 4, cada uno de los segmentos del borde de ataque 24 tiene una superficie del lado de presión delantera 28 y una superficie del lado de succión delantera 30. De manera similar, tal como se muestra en la figura 5, cada uno de los segmentos del borde de salida 26 tiene una superficie del lado de presión trasera 32 y una superficie del lado de succión trasera 34. Además, tal como se muestra particularmente en la figura 6, el (los) segmento(s) de borde de ataque 26 y el (los) segmento(s) de borde de salida 26 pueden unirse en una junta del lado de presión 36 y una junta del lado de succión 38. Por lo tanto, la superficie del lado de presión delantera 28 del segmento del borde de ataque 24 y la superficie del lado de presión trasera 32 del segmento del borde de salida 26, en general, definen una superficie del lado de presión de la pala de rotor 16. De manera similar, la superficie del lado de succión delantera 30 del segmento del borde de ataque 24 y la superficie del lado de succión trasera 34 del segmento del borde de salida 26, en general, definen una superficie del lado de succión de la pala de rotor 16.
En otras realizaciones, tal como se muestra en la figura 8, el (los) segmento(s) del borde de ataque 24 y el (los) segmento(s) del borde de salida 26 pueden estar configurados para superponerse en la junta del lado de presión 36 y/o la junta del lado de succión 38. Además, tal como se muestra en la figura 2, los segmentos de borde de ataque adyacentes 24 así como los segmentos de borde de salida adyacentes 26 pueden configurarse para superponerse en una junta 54. Más específicamente, en ciertas realizaciones, los diversos segmentos de la pala de rotor 16 pueden quedar, además, sujetos entre sí, por ejemplo, por medio de un adhesivo 56 configurado entre los segmentos de borde de ataque y de salida superpuestos 24, 26 y/o los segmentos de borde de ataque o de salida superpuestos 24, 26 adyacentes.
Además, la junta del lado de presión 26 y/o la junta del lado de succión 38 pueden estar situadas en cualquier posición adecuada a lo largo de la cuerda. Por ejemplo, tal como se muestra en las figuras 6 y 8, las juntas 36, 38 pueden estar situadas desde aproximadamente un 40 % hasta aproximadamente un 60 % de cuerda desde el borde de ataque 40 de la pala de rotor 16. Más específicamente, en ciertas realizaciones, las juntas 36, 38 pueden estar situadas aproximadamente a un 50 % de cuerda desde el borde de ataque 40. En todavía otras realizaciones, las juntas 36, 38 pueden estar situadas a menos de un 40% de cuerda o a más de un 60% de cuerda desde el borde de ataque 40 de la pala de rotor 16. Además, en algunas realizaciones, las juntas 36, 38 pueden estar alineadas tal como se muestra, en general, en las figuras. Alternativamente, las juntas 36, 38 pueden estar desplazadas.
En realizaciones adicionales, tal como se muestra en las figuras 3 y 7, la pala de rotor 16 también puede incluir por lo menos un segmento del lado de presión 44 y/o por lo menos un segmento del lado de succión 46. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 7, la pala de rotor 16 puede incluir un segmento del lado de presión 44 dispuesto y unido
con un segmento del lado de succión 46 en el borde de ataque y en el de salida 40, 42. Dichos segmentos pueden utilizarse en combinación con los segmentos adicionales y/o sin los mismos tal como se ha descrito aquí.
Hasta ahora, los segmentos que se han descrito aquí se unen en dos lugares de unión, si bien, en otras realizaciones, pueden utilizarse menos de dos o más de dos lugares de unión. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 9, la pala de rotor 16 también puede incluir una superficie de pala continua no unida 45. Más específicamente, tal como se muestra, la superficie de pala continua no unida 45 no requiere la unión de múltiples segmentos. Dichos segmentos 45 pueden utilizarse en combinación con los segmentos adicionales y/o sin los mismos tal como se ha descrito aquí. Además, tal como se muestra en la figura 10, la pala de rotor 16 también puede incluir un segmento de pala que presente una superficie de pala de una única unión 55. Más específicamente, tal como se muestra, la superficie de pala de una única unión 55 puede incluir una superficie del lado de presión 33, una superficie del lado de succión 31 y una única unión 57 en el borde de salida 42. De este modo, la superficie de la pala de una única unión 55 sólo requiere una unión en lugar de múltiples uniones. Dichos segmentos 55 pueden utilizarse en combinación con los segmentos adicionales y/o sin los mismos tal como se ha descrito aquí.
Además, tal como se muestra en las figuras 11 y 12, la pala de rotor 16 también puede incluir una superficie de pala de múltiples uniones 59. Más específicamente, tal como se muestra en la figura 11, la superficie de pala de múltiples uniones 59 puede incluir una pluralidad de segmentos 41,43, 47, 49 unidos entre sí a través de múltiples uniones 61, 63, 65, 67 separadas alrededor de la sección transversal del segmento de pala 59. Por ejemplo, tal como se muestra, los segmentos 41,43, 47, 49 pueden incluir un segmento del lado de presión delantero 43, un segmento del lado de succión delantero 41, un segmento del lado de presión trasero 49 y un segmento del lado de succión trasero 47. En otra realización, tal como se muestra en la figura 12, el segmento de pala 59 puede incluir un segmento de pala sustancialmente en forma de J 39 y un segmento de pala adicional, por ejemplo, un segmento de lado de presión trasero 49 o un segmento del lado de succión trasero 47, unidos entre sí a través de unas uniones 65 y 67. Más específicamente, tal como se muestra, el segmento de pala en forma de J 39 puede extenderse desde el borde de salida 42 alrededor de la superficie del lado de succión 33 hasta una junta del lado de presión 35. Dichos segmentos pueden utilizarse en combinación con los segmentos adicionales y/o sin los mismos tal como se ha descrito aquí.
Haciendo referencia ahora a las figuras 2-3 y 6-7, la pala de rotor 16 también puede incluir uno o más refuerzos longitudinales que se extienden longitudinalmente configurados para proporcionar mayor rigidez, resistencia al pandeo y/o robustez a la pala de rotor 16. Por ejemplo, la sección de raíz de la pala 20 puede incluir uno o más refuerzos longitudinales que se extienden longitudinalmente 48, 50 configurados para acoplarse contra las superficies internas opuestas de los segmentos de pala de la pala de rotor 16. De manera similar, la sección de punta de la pala 22 puede incluir uno o más refuerzos longitudinales que se extienden longitudinalmente 51, 53 configurados para acoplarse contra las superficies internas opuestas de la pala de la pala de rotor 16. Además, la sección de punta de la pala 22 y/o la sección de raíz de la pala 20 también pueden incluir uno o más largueros 35 configurados entre uno o más refuerzos longitudinales 48, 50, 51, 53 de la sección de raíz de la pala 20 o la sección de punta de la pala 22, respectivamente. Como tal(es), el (los) larguero(s) 35 está(n) configurado(s) para aumentar la rigidez en la sección de raíz de la pala 20 y/o la sección de punta de la pala 22, permitiendo así manipular las secciones 20, 22 con un mayor control.
Más específicamente, en realizaciones particulares, la sección de raíz de la pala 20 y/o la sección de punta de la pala 22 pueden estar preformadas con uno o más refuerzos longitudinales 48, 50, 51, 53. Además, las refuerzos longitudinales de la raíz de la pala 48, 50 pueden configurarse para quedar alineados con los refuerzos longitudinales 51, 53 de la punta de la pala. Por lo tanto, los refuerzos longitudinales 48, 50, 51, 53 pueden diseñarse generalmente para controlar las tensiones de flexión y/u otras cargas que actúan sobre la pala de rotor 16 en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura (una dirección paralela a la envergadura 23 de la pala de rotor 16) durante el funcionamiento de un aerogenerador 10. Además, las refuerzos longitudinales 48, 50, 51, 53 pueden diseñarse para soportar la compresión a lo largo de la envergadura que se produce durante el funcionamiento del aerogenerador 10. Además, el (los) refuerzo(s) longitudinal(es) 48, 50, 51, 53 puede(n) configurarse para extenderse desde la sección de raíz de la pala 20 hasta la sección de punta de la pala 22 o una parte de la misma. Por lo tanto, en ciertas realizaciones, la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22 pueden unirse a través de sus respectivos refuerzos longitudinales 48, 50, 51, 53.
En realizaciones adicionales, tal como se muestra en las figuras 2, 3, 16 y 18, la pala de rotor 16 también puede incluir un componente estructural adicional 52 fijado a la sección de raíz de la pala 20 y que se extienda en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura. Más específicamente, el componente estructural 52 puede extenderse cualquier distancia adecuada entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22. Por lo tanto, el componente estructural 52 está configurado para proporcionar soporte estructural adicional para la pala de rotor 16, así como una estructura de montaje opcional para los diversos segmentos de pala tal como se describe aquí. Por ejemplo, en ciertas realizaciones, el componente estructural 52 puede sujetarse a la sección de raíz de la pala 20 y puede extenderse una distancia predeterminada a lo largo de la envergadura de modo que los segmentos de borde de ataque y/o de salida 24, 26 puedan montarse en la misma.
Haciendo referencia ahora a las figuras 13-19, se ilustran varias realizaciones del montaje de la pala de rotor modular 16 tal como se describe aquí. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 12, se ilustra un diagrama de flujo de una realización de un procedimiento 100 para montar una pala de rotor modular 16 de acuerdo con la presente descripción. Tal como se muestra en 102, el procedimiento 100 incluye disponer una sección de raíz de la pala preformada 20 y una sección de punta de la pala preformada 22 de la pala de rotor. Además, tal como se menciona y se muestra de manera general en las figuras, la sección de raíz de la pala 20 y, opcionalmente, la sección de punta de la pala 22 incluyen, cada una, uno o más refuerzos longitudinales 48, 50, 51, 53 que se extienden sustancialmente en la dirección de la envergadura. En tales realizaciones, la sección de raíz de la pala 20 y los refuerzos longitudinales 48, 50 se fabrican (por ejemplo, se infunden) en una única inyección o molde para producir una pieza integral uniforme. De manera similar, la sección de punta de la pala 22 y uno o más refuerzos longitudinales 51, 53 pueden ser en un único disparo para producir una parte integral uniforme.
Tal como se muestra en 104, el procedimiento 100 también puede incluir disponer por lo menos un segmento de pala preformado (por ejemplo, los segmentos 24, 26, 41, 43, 44, 45, 46, 47, o 49 tal como se describe aquí) de la pala de rotor 16 Además, tal como se muestra en 106, el procedimiento 100 también incluye montar uno o más segmentos de pala alrededor de los refuerzos longitudinales 48, 50 de la sección de raíz de la pala 20. Más específicamente, de acuerdo con la invención, el (los) segmento(s) de pala tiene(n) una sección transversal a lo largo de la cuerda que presenta múltiples uniones, estando situada por lo menos una de las múltiples uniones en la superficie del lado de presión o en la superficie del lado de succión del segmento de pala. Por lo tanto, en ciertas realizaciones, el procedimiento 100 puede incluir montar segmentos de borde de ataque y de salida 24, 26 entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22 y unir los segmentos a través de la unión del lado de presión y de succión 36, 38. Además, el procedimiento 100 puede incluir montar por lo menos un segmento del lado de presión 44 y por lo menos un segmento del lado de succión 46 entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22 en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura. En realizaciones no reivindicadas, donde el segmento de pala es un segmento de pala de una única unión 55 (figura 10), el procedimiento 100 puede incluir separar las superficies de lado de presión y de succión 31, 33 en la única unión 57, montar el segmento de pala continuo 55 en uno o más refuerzos longitudinales 48, 50, y sujetar el segmento de pala continuo 55 entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22 por medio de un adhesivo en la única unión 55.
En realizaciones particulares, tal como se muestra en las figuras 14-16 y 18, puede utilizarse un aparato de sujeción 70 para montar la pala de rotor 16. Más específicamente, el aparato de sujeción 70 puede utilizarse para disponer y/u orientar los segmentos de pala de la pala de rotor 16 de manera que los segmentos puedan montarse correctamente entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22. Más específicamente, tal como se muestra, el aparato de sujeción 70 puede incluir un conjunto de sujeción principal 58 que está configurado para soportar y orientar la sección de raíz de la pala 20, por ejemplo, con el lado del borde de ataque hacia abajo o viceversa. Además, en algunas realizaciones, el conjunto de sujeción principal 58 también puede incluir una placa de raíz de la pala 64 configurada para alinear una parte extrema de la raíz 68 de la sección de raíz de la pala 20 en el conjunto de sujeción principal 58. Además, el conjunto de sujeción principal 58 también puede incluir una estructura de soporte de la raíz 66 configurada para soportar la parte extrema de la raíz 68 de la sección de raíz de la pala 20. En ciertas realizaciones, tal como se muestra en la figura 18, la estructura de soporte de la raíz 66 puede incluir, además, un bloque de soporte 72 configurado para proporcionar un mayor soporte y/o protección a la parte extrema de la raíz 68 de la sección de raíz de la pala 20.
Además, tal como se muestra en las tal 14-16 y 18, el aparato de sujeción puede incluir un conjunto de sujeción del borde de ataque 60 que está configurado para soportar y/u orientar los segmentos del borde de ataque 24 respecto a la sección de raíz de la pala 20. Como tal, el conjunto de sujeción del borde de ataque 60 puede instalarse en el conjunto de sujeción principal 58, por ejemplo, debajo de la sección de raíz de la pala 20 cuando la sección de raíz de la pala 20 está instalada en el conjunto de sujeción principal 58. Como tal, el conjunto de sujeción del borde de ataque 60 permite montar fácilmente los segmentos del borde de ataque 24 entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22 mientras que los segmentos del borde de ataque 24 se mantienen en posición a través del conjunto de montar fácilmente del borde de ataque 60.
De manera similar, tal como se muestra en las figuras 14-16 y 18, el aparato de sujeción 70 también puede incluir un conjunto de sujeción del borde de salida 62 que esté configurado para soportar y/u orientar el (los) segmento(s) del borde de salida 26 respecto a la sección de raíz de la pala 20. Como tal, el (los) segmento(s) del borde de salida 26 puede(n) cargarse en el conjunto de sujeción del borde de salida 62 y el conjunto de sujeción 62 puede instalarse en el conjunto de sujeción principal 58, por ejemplo, por encima de la sección de raíz de la pala 20 cuando la sección de raíz de la pala 20 se encuentra instalada sobre el conjunto de sujeción principal 58. Por ejemplo, tal como se muestra en la figura 16, el conjunto de sujeción del borde de salida 62 que contiene los segmentos del borde de salida 26 puede instalarse en el conjunto de sujeción principal 58 por encima de la sección de raíz de la pala 20 por medio de una grúa. Como tal(es), el (los) segmento(s) del borde de salida puede(n) montarse entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22, mientras que los segmentos del borde de salida 26 se mantienen en posición
a través del conjunto de sujeción del borde de salida 62. De este modo, cada uno de los conjuntos de sujeción 58, 60, 62 puede utilizarse para soportar y disponer los distintos componentes/segmentos de las palas en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura, de modo que los componentes puedan alinearse y sujetarse entre sí para formar la pala de rotor 16.
Más específicamente, en ciertas realizaciones, los segmentos del borde de ataque 24 pueden cargarse en el conjunto de sujeción del borde de ataque 60 y quedar soportados por éste. Además, en realizaciones particulares, los segmentos del borde de ataque 24 pueden unirse entre sí, por ejemplo, a través de un adhesivo, mientras quedan soportados en el conjunto de sujeción del borde de ataque 60. Además, tal como se muestra en la figura 15, el conjunto de sujeción del borde de ataque 60 puede cargarse en el conjunto de sujeción principal 58, por ejemplo, en una parte inferior del conjunto de sujeción principal 58. Así, tal como se muestra en la figura 16, el conjunto de sujeción del borde de ataque 60 puede elevarse hasta la sección de raíz de la pala 20 para situar correctamente los segmentos de borde de ataque 24 respecto la sección de raíz de la pala 20. Además, los segmentos de borde de salida 26 pueden cargarse en el conjunto de sujeción del borde de salida 62. Además, en ciertas realizaciones, uno o más segmentos del borde de salida adyacentes 26 pueden unirse entre sí, por ejemplo, a través de un adhesivo, mientras quedan soportados por el conjunto de sujeción del borde de salida 62. Como tal, el conjunto de sujeción del borde de salida 62 puede bajarse sobre el conjunto de sujeción principal 58, por ejemplo, utilizando una grúa, de modo que uno o más de los segmentos del borde de salida 26 pueden quedar orientados adecuadamente respecto al segmento del borde de ataque 24.
En realizaciones adicionales, el procedimiento 100 también puede incluir sujetar un componente estructural adicional 52 a la sección de raíz de la pala 20 de manera que el componente estructural 52 se extienda en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura. Así, tal como se muestra en la figura 17, los segmentos de pala (por ejemplo, los segmentos del borde de ataque y de salida 24, 26) pueden montarse en el componente estructural 52. Por ejemplo, en una realización, los segmentos del borde de salida 26 pueden montarse en el componente estructural 52 de la sección de raíz de la pala 20 y los segmentos del borde de ataque 24 pueden montarse en los segmentos del borde de salida 26, por ejemplo, superponiendo los segmentos del borde de salida 26 en unas juntas 36, 38. En realizaciones alternativas, cualquiera de los segmentos de pala, tal como se describe aquí, puede montarse de manera similar al componente estructural 52 de la sección de raíz de la pala 20 en una dirección a lo largo de la envergadura. De este modo, tal como se muestra en 108 de la figura 13, el procedimiento 100 también puede incluir unir la sección de punta de la pala 20 a uno o ambos refuerzos longitudinales 51, 53 y/o uno de los segmentos de pala para formar la pala de rotor modular 16, tal como se muestra en la figura 19(A) y (B). Además, el procedimiento 100 también puede incluir montar uno o más largueros 35 entre uno o más refuerzos longitudinales 48, 50, 51, 53 de la sección de raíz de la pala 20 o la sección de punta de la pala 22 antes, por ejemplo, de la etapa de montar el por lo menos un segmento de pala entre la sección de raíz de la pala 20 y la sección de punta de la pala 22. Como tales, los largueros están configurados para aumentar la rigidez en la sección de raíz de la pala 20 y/o la sección de punta de la pala 22. En consecuencia, una vez que la sección de raíz de la pala 20 se ha unido a la sección de punta de la pala 22 (y se han completado el resto de conexiones internas de la pala de rotor 16), el resto de segmentos de cierre (por ejemplo, los segmentos del lado de presión y de succión 44 y 46) pueden instalarse en la conexión punta-raíz para completar la pala de rotor 16, por ejemplo, tal como se muestra en la figura 19(C).
Esta descripción escrita utiliza ejemplos para describir la invención, incluyendo los preferidos, y también para permitir que cualquier persona experta en la materia pueda poner en práctica la invención.
El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones, y puede incluir otros ejemplos que se le ocurran a los expertos en la materia.
Claims (8)
1. Procedimiento (100) para montar una pala de rotor modular (16) de un aerogenerador (10), comprendiendo el procedimiento:
disponer (102) una sección de raíz de la pala preformada (20) y una sección de punta de la pala preformada (22) de la pala de rotor (16), presentando la sección de raíz de la pala (20) uno o más refuerzos longitudinales (48, 50) que se extienden en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura desde la misma, en el que la sección de raíz de la pala preformada se fabrica integralmente con uno o más refuerzos longitudinales (48, 50) en un único disparo o molde;
disponer (104) una pluralidad de segmentos de pala preformados (24, 26) de la pala de rotor (16);
montar (106) la pluralidad de segmentos de pala (24, 26) alrededor del uno o más refuerzos longitudinales (48, 50) de la sección de raíz de la pala (20) entre la sección de raíz de la pala (20) y la sección de punta de la pala (22), en el que, cuando está montado alrededor del uno o más refuerzos longitudinales (48, 50), por lo menos uno de la pluralidad de segmentos de pala (24, 26) comprende una sección transversal a lo largo de la cuerda que tiene múltiples uniones (61, 65, 67) que unen entre sí el respectivo segmento de pala (24, 26) con por lo menos otro de la pluralidad de segmentos de pala (24, 26), en el que por lo menos una de las uniones (61,65, 67) se encuentra situada en por lo menos una de una superficie del lado de presión (31) o una superficie del lado de succión (33); y unir (108) la sección de punta de la pala (22) a por lo menos uno del uno o más refuerzos longitudinales (48, 50) o la pluralidad de segmentos de pala (24, 26).
2. Procedimiento (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende, además: sujetar un componente estructural preformado (52) a la sección de raíz de la pala (20) en una dirección sustancialmente a lo largo de la envergadura, y
montar la pluralidad de segmentos de pala (24, 26) en el componente estructural (52).
3. Procedimiento (100) de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que montar la pluralidad de segmentos de pala (24, 26) comprende, además, sujetar los segmentos de pala (24, 26) a por lo menos una de la sección de raíz de la pala (20), la sección de punta de la pala (22), el componente estructural (52), el uno o más refuerzos longitudinales (48, 50), o segmentos de pala adyacentes a través de por lo menos uno de adhesivo, soldadura, o uno o más elementos de sujeción.
4. Procedimiento (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además, montar uno o más largueros (35) entre el uno o más refuerzos longitudinales (48, 50) de la sección de raíz de la pala (20) o uno o más refuerzos longitudinales de la sección de punta de la pala (22) antes de montar el por lo menos un segmento de pala entre la sección de raíz de la pala (20) y la sección de punta de la pala (22).
5. Procedimiento (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende, además:
montar por lo menos un segmento del borde de ataque (24) y por lo menos un segmento del borde de salida (26) entre la sección de raíz de la pala (20) y la sección de punta de la pala (22), y
sujetar el segmento del borde de ataque (24) y el segmento del borde de salida (26) entre sí en una junta del lado de presión (36) y una junta del lado de succión (38).
6. Procedimiento (100) de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que comprende, además: soportar la sección de raíz de la pala (20) a través de un conjunto de sujeción principal (58) durante el montaje del por lo menos un segmento de borde de ataque (24) y el por lo menos un segmento de salida (26) entre la sección de raíz de la pala (20) y sección de punta de la pala (22), y
soportar por lo menos un segmento de borde de ataque y de salida (24, 26) durante el montaje a través de un conjunto de sujeción del borde de ataque (60) y un conjunto de sujeción del borde de salida (62), respectivamente.
7. Procedimiento (100) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por el hecho de que comprende, además: colocar el por lo menos un segmento de borde de ataque (24) sobre un conjunto de sujeción del borde de ataque (60),
instalar el conjunto de sujeción del borde de ataque (60) sobre el conjunto de sujeción principal (58) por debajo de la sección de raíz de la pala (20) cuando la sección de raíz de la pala (20) se encuentra instalada sobre el conjunto de sujeción principal (58), y
montar el por lo menos un segmento de borde de ataque (24) entre la sección de raíz de la pala (20) y la sección de punta de la pala (22) mientras el segmento de borde de ataque (24) se encuentra sobre el conjunto de sujeción del borde de ataque (60).
8. Procedimiento (100) de acuerdo con la reivindicación 6 o la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que comprende, además:
colocar el por lo menos un segmento de borde de salida (26) sobre el conjunto de sujeción del borde de salida (62),
instalar el conjunto de sujeción del borde de salida (62) sobre el conjunto de sujeción principal (58) por encima de la sección de raíz de la pala (20) cuando la sección de raíz de la pala (20) se encuentra instalada sobre el conjunto de sujeción principal (58), y
montar el por lo menos un segmento del borde de salida (26) entre la sección de raíz de la pala (20) y la sección de punta de la pala (22) mientras que el segmento de borde de salida (26) se encuentra sobre el conjunto de sujeción del borde de salida (62).
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