ES2935510T3 - Un recinto de mantenimiento y método para el mantenimiento de las palas de turbinas eólicas - Google Patents

Un recinto de mantenimiento y método para el mantenimiento de las palas de turbinas eólicas Download PDF

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Abstract

Se describe un recinto de mantenimiento (1) para uso cuando se realiza el mantenimiento de una pala de turbina eólica (2). El recinto de mantenimiento (1) que comprende un techo (3), un piso (4) y al menos dos paredes laterales (5a, 5b) que se extienden entre el techo (3) y el piso (4). El recinto de mantenimiento comprende además una primera abertura regulable (6) en una primera pared lateral (5a) de las al menos dos paredes laterales (5a, 5b) adaptadas para recibir la pala del aerogenerador (2) y una segunda abertura regulable (7) en una segunda pared lateral (5b) de las al menos dos paredes laterales (5a, 5b) adaptadas para recibir la pala de aerogenerador (2). La primera abertura ajustable (6) y la segunda abertura ajustable (7) están colocadas una frente a la otra y dicho piso (4) comprende una hendidura (8) que se extiende al menos en una parte de la distancia entre la primera abertura ajustable (6) y la segunda abertura ajustable (7). Asimismo, la hendidura (8) está adaptada para recibir la pala de aerogenerador (2). Además, se describe un método para mantener una pala de turbina eólica (2). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un recinto de mantenimiento y método para el mantenimiento de las palas de turbinas eólicas
Campo de la invención
La invención se refiere a un recinto de mantenimiento para uso en el mantenimiento de una pala de turbina eólica, en donde el recinto de mantenimiento comprende un techo, un suelo y al menos dos paredes laterales que se extienden entre el techo y el suelo. La invención también se refiere a un método para mantener una pala de turbina eólica.
Antecedentes de la invención
Las turbinas eólicas se han convertido en una fuente de energía cada vez mayor en todo el mundo. Estos dispositivos producen energía al tener un conjunto de palas que giran en el viento y, por lo tanto, impulsan un generador el cual produce energía. Se sabe que especialmente las palas están sujetas a un fuerte desgaste debido a la exposición directa al medio ambiente y a la alta velocidad tangencial, especialmente en la punta de la pala. A medida que la pala de turbina eólica gira, el borde de ataque de la pala puede chocar con, por ejemplo, gotas de lluvia. La velocidad angular y la longitud de la pala de turbina eólica dan como resultado un impacto de alta energía entre las gotas de lluvia y el borde de ataque de la pala de turbina eólica, por lo que las gotas de lluvia pueden, con el tiempo, dañar la pala de turbina eólica. Los daños en la pala de turbina eólica también pueden tener su origen, por ejemplo, en impactos de rayos o cargas de fatiga las cuales pueden resultar en la propagación de grietas en la pala. Esto no es particularmente beneficioso ya que el comportamiento aerodinámico y la integridad estructural de la pala se ven afectados negativamente. En última instancia, el rendimiento de la turbina eólica se reduce considerablemente, o la pala de turbina eólica puede incluso romperse si no se toman medidas. Así, a partir del documento DE 102016 121 273 A1 es conocido realizar servicio en palas de turbinas eólicas levantando una cámara de mantenimiento hasta una pala de turbina eólica posicionada verticalmente y a partir de allí realizar el trabajo de servicio y mantenimiento necesario. Asimismo, la solicitud europea EP 2957538 A1 divulga el servicio en una pala posicionada verticalmente y la solicitud europea EP 2114619 A1 y solicitud internacional WO 2015/188830 A1 divulga el servicio de una pala desmantelada en el suelo. Sin embargo, realizar el mantenimiento de acuerdo con la técnica anterior es difícil y complejo porque solo se puede acceder a una parte limitada de la pala de turbina eólica a partir de la cámara de mantenimiento y el servicio en tierra es complejo y costoso. Así, las soluciones de acuerdo con la técnica anterior no son eficientes para el mantenimiento de las palas de turbinas eólicas.
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato y un método para mantener palas de turbinas eólicas que resuelva los problemas antes mencionados.
La invención
La invención proporciona un recinto de mantenimiento para uso cuando se realiza el mantenimiento de una pala de turbina eólica. El recinto de mantenimiento comprende un techo, un suelo y al menos dos paredes laterales las cuales se extienden entre el techo y el suelo. El recinto de mantenimiento también comprende una primera abertura ajustable en una primera pared lateral de las al menos dos paredes laterales las cuales están adaptadas para recibir la pala de turbina eólica y una segunda abertura ajustable en una segunda pared lateral de las al menos dos paredes laterales las cuales están adaptadas para recibir la pala de turbina eólica. La primera abertura ajustable y la segunda abertura ajustable están situadas una frente a la otra y el suelo comprende una hendidura la cual se extiende al menos en una porción de la distancia entre la primera abertura ajustable y la segunda abertura ajustable. Además, la hendidura está adaptada para recibir la pala de turbina eólica.
Es ventajoso proporcionar un recinto de mantenimiento el cual comprende una hendidura y aberturas ajustables en una primera pared lateral y una segunda pared lateral del recinto de mantenimiento porque el recinto de mantenimiento se puede colocar en una pala de turbina eólica en una posición horizontal. Esto es ventajoso porque el trabajo de mantenimiento es más fácil de realizar y una sección más grande de la pala de turbina eólica puede estar encerrada por el recinto de mantenimiento.
En este contexto, el término “recinto de mantenimiento” debe entenderse como cualquier construcción la cual está total o parcialmente cerrada. Así, el recinto de mantenimiento podría comprender un contenedor, un marco de acero, una cabina o cualquier otro tipo de construcción total o parcialmente cerrada la cual pueda utilizarse para recibir y mantener una pala de turbina eólica en posición horizontal.
Además, en este contexto, el término “abertura ajustable” debe entenderse como una abertura la cual se adapta a los requisitos operativos, es decir, puede ser cerrada, abierta, parcialmente cerrada y/o adaptable a una forma de pala de turbina eólica. Así, puede ser una escotilla, puerta, hueco u otro tipo de abertura la cual puede ser remodelada, cerrada, parcialmente cerrada o abierta.
En este contexto, el término “hendidura” debe entenderse como un canal o corte que se extiende completamente a través del piso en dirección vertical de tal manera que forma un canal abierto que se extiende al menos en una parte de la distancia entre la primera y la segunda abertura ajustable y por lo que al menos una parte de la pala de turbina eólica puede ser recibida en la hendidura.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento comprende un soporte de borde de pala adaptado para soportar el recinto de mantenimiento en un borde de la pala de turbina eólica.
Es ventajoso proporcionar el recinto de mantenimiento con un soporte de borde de pala en el sentido de que el recinto de mantenimiento se puede apoyar en el borde de la superficie aerodinámica de la turbina eólica de tal manera que el acople mutuo estabilice la posición del recinto y la superficie aerodinámica o al menos de tal modo que el recinto de mantenimiento sigue la posición de la pala de turbina eólica.
En este contexto, el término “borde de pala” debe entenderse como el borde de ataque o el borde de salida de la pala de turbina eólica.
En este contexto, el término “soporte de borde de pala” debe entenderse como un bastidor, marco, cadena, suspensión o cualquier otro tipo de estructura la cual pueda soportar el recinto de mantenimiento en el borde de ataque de la pala de turbina eólica de tal manera que al menos una parte de la carga de peso del recinto de mantenimiento se transfiere a través de la pala de turbina eólica y/o de tal modo que el soporte del borde de la pala pueda ayudar a mantener la posición mutua del recinto de mantenimiento y la pala verticalmente pero, por ejemplo, también horizontalmente.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento se forma alargado y en donde la primera pared lateral y la segunda pared lateral están situadas en extremos opuestos del recinto de mantenimiento alargado.
Es ventajoso formar el recinto de mantenimiento alargado y disponer la primera y la segunda pared lateral en extremos opuestos del compartimento de mantenimiento porque de este modo es posible formar el recinto de mantenimiento relativamente compacto y todavía poder acceder a una porción relativamente grande de la pala a partir del interior del recinto de mantenimiento. Por lo tanto, el recinto de mantenimiento se puede formar con una geometría simple la cual es fácil de levantar sobre la pala de turbina eólica.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento se forma como un paralelepípedo, en donde cada ángulo es un ángulo de 90 grados.
La formación del recinto es un paralelepípedo con ángulos de 90 grados es ventajoso porque se proporciona un recinto rígido y seguro. Además, esta forma permite un fácil almacenamiento, apilamiento y manipulación.
Cabe destacar que un paralelepípedo con un ángulo de 90 grados debe entenderse como una figura tridimensional en donde la forma de la base vista de lado (transversal a su dirección longitudinal) tiene forma rectangular.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento es un contenedor ISO que comprende una esquina moldeada en cada esquina de dicho contenedor ISO.
Es ventajoso si el recinto de mantenimiento es un contenedor ISO que comprende una esquina moldeada en cada esquina porque el recinto de mantenimiento comprende así dimensiones estandarizadas tales que se puede usar maquinaria estándar de elevación y transporte de contenedores para levantar y transportar el recinto de mantenimiento.
Una esquina moldeada es bien conocida por los expertos en la técnica como el bloque de esquina provisto en cada esquina del contenedor ISO para levantar el contenedor. Cada uno de estos moldeados de esquina está provisto de una serie de aberturas para cierres giratorios que permiten sujetar el contenedor a partir de arriba, a partir de abajo o a partir del costado, y permiten la fijación mutua entre contenedores apilados para asegurarlos durante el apilamiento.
En un aspecto de la invención, la hendidura se extiende a lo largo de la dirección longitudinal del recinto de mantenimiento.
Por lo general, la longitud del recinto de mantenimiento es mayor que el ancho. Por lo tanto, es ventajoso que la hendidura se extienda a lo largo de la dirección longitudinal del recinto de mantenimiento porque el tamaño del recinto se utiliza de forma más eficaz.
En un aspecto de la invención, la hendidura se extiende por toda la longitud del suelo.
Es ventajoso que la hendidura se extienda por toda la longitud del suelo porque el recinto de servicio puede levantarse sobre cualquier parte de la pala.
En un aspecto de la invención, la primera abertura ajustable y/o la segunda abertura ajustable comprenden una puerta corredera.
Es ventajoso proporcionar una o ambas aberturas ajustables con una puerta corredera porque se puede cerrar/abrir fácilmente de acuerdo con los requisitos. Además, la puerta corredera no se abre debido a, por ejemplo, carga de viento y no requieren espacio adicional cuando se abren.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento comprende medios de posicionamiento de las palas adaptados para mantener la posición mutua entre el recinto de mantenimiento y la pala de turbina eólica en la dirección horizontal.
Para recolectar eficientemente la energía del viento, las turbinas eólicas están diseñadas como construcciones altas de tal modo que las palas puedan girar a gran altura donde existe un viento fuerte. Sin embargo, el mismo viento también puede introducir grandes desviaciones en la punta de la pala, lo cual puede constituir un problema al levantar la cabina de mantenimiento sobre la pala. Por lo tanto, es ventajoso dotar a la cabina de mantenimiento de medios de posicionamiento de pala para mantener la posición mutua entre la cabina de mantenimiento y la pala en dirección horizontal porque la cabina de mantenimiento y la pala se acoplan mutuamente con lo que se estabiliza el entorno de trabajo.
En un aspecto de la invención, los medios de posicionamiento de la pala son ajustables en la dirección horizontal.
Es ventajoso que los medios de posicionamiento de la pala sean ajustables en la dirección horizontal, ya que los medios de posicionamiento de la pala pueden adaptarse al ancho real de la pala. Además, los medios de posicionamiento de las palas se pueden utilizar para sujetar la pala de turbina eólica y estabilizar así la posición horizontal del recinto de mantenimiento y la pala.
En un aspecto de la invención, los medios de posicionamiento de palas comprenden ventosas y/o paredes expansivas.
Para garantizar que cualquier parte de la pala pueda encajar en la hendidura, la hendidura está diseñada más ancha que la pala por un margen tal que haya cierta tolerancia en ambos lados de la pala. Sin embargo, esto también permite que la pala se desvíe hacia adelante y hacia atrás y, por lo tanto, es ventajoso que los medios de posicionamiento de la pala comprendan paredes que se expanden para obtener un sellado hermético a lo largo del recinto 1 y la pala 2. También es ventajoso si los medios de posicionamiento de la pala comprenden ventosas porque las ventosas pueden acoplarse a la superficie de la pala 2 de tal manera que se estabilice la posición mutua entre la pala 2 y el recinto 1.
En este contexto, el término “paredes expansivas” debe entenderse como una pared móvil, colchón de aire expansivo, barrera o cualquier otro tipo de pared que pueda expandirse.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento comprende orejetas de elevación en el lado exterior.
Es ventajoso dotar el recinto de mantenimiento con orejetas de elevación porque el recinto de mantenimiento puede levantarse elevándolo a partir de las orejetas de elevación dedicadas, por lo que las tensiones en la construcción que surgen al levantar el recinto están bien distribuidas.
En un aspecto de la invención, la primera abertura ajustable y/o la segunda abertura ajustable comprenden un elemento de sellado adaptable a la forma de al menos una parte de la circunferencia de la pala de turbina eólica.
Es ventajoso si la primera abertura ajustable y/o la segunda abertura ajustable comprenden un elemento de sellado el cual es adaptable a la forma de al menos una parte de la pala de turbina eólica porque se puede lograr un sellado hermético en diferentes secciones de la pala las cuales puede comprender una forma diferente. Además, esto es ventajoso porque, por ejemplo, la lluvia, la nieve o el polvo se mantienen afuera, por lo que se puede obtener un ambiente de trabajo cómodo.
Debe enfatizarse que el elemento de sellado podría proporcionar un sellado contra lluvia, nieve, viento, aislamiento térmico u otro tipo de sellado.
En un aspecto de la invención, el elemento de sellado comprende cojines de aire.
Es ventajoso si el elemento de sellado comprende cojines de aire porque el elemento de sellado puede adaptarse fácilmente al contorno de la pala y por lo tanto proporcionar un sellado suficiente y un contacto suave entre el sellado y la pala de turbina eólica.
En un aspecto de la invención, la longitud del recinto de mantenimiento está entre 4 y 30 metros, preferiblemente entre 6 y 22 metros y lo más preferiblemente entre 8 y 16 metros. El ancho del recinto de mantenimiento está entre 1 y 10 metros, preferiblemente entre 2 y 8 metros y lo más preferiblemente entre 3 y 6 metros. La altura del recinto de mantenimiento está entre 0.5 y 8 metros, preferiblemente entre 1 y 6 metros y lo más preferiblemente entre 2 y 5 metros.
Si la longitud, el ancho y la altura del recinto de mantenimiento son demasiado grandes, el recinto de mantenimiento puede volverse demasiado pesado y poco práctico para moverlo. Además, si por ejemplo la longitud es mucho mayor que el ancho o la altura, la rigidez de la construcción puede ser insuficiente y el recinto puede pandearse por su propio peso o al transportar cargas. Y si las dimensiones son demasiado pequeñas, puede resultar problemático colocar herramientas de trabajo y personal de mantenimiento dentro del recinto. Así, las presentes dimensiones presentan una ventajosa relación entre integridad estructural y función.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento comprende medios de posicionamiento para alinear el recinto de mantenimiento con la pala de turbina eólica.
Es ventajoso dotar al recinto de mantenimiento de medios de posicionamiento en el sentido de que la orientación y la posición del recinto de mantenimiento se pueden ajustar a la vez que está en el aire para facilitar la alineación con la pala de turbina eólica.
En este contexto, el término “medios de posicionamiento” debe entenderse como hélices, toberas, cables u otro tipo de actuadores de posición adecuados para ajustar la posición del recinto de mantenimiento cuando está en el aire.
En un aspecto de la invención, los medios de posicionamiento comprenden hélices.
Es ventajoso que los medios de posicionamiento comprendan hélices porque la orientación del recinto de mantenimiento puede ajustarse con una solución mecánica relativamente simple y que el ajuste de la posición y/o la orientación de dicha cabina de mantenimiento puede realizarse sin la ayuda de una grúa, torre de turbina eólica, herramientas de tierra u otros.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento comprende medios de guía en el suelo los cuales están dispuestos para guiar la pala de turbina eólica hacia la hendidura.
Es ventajoso que el recinto de servicio comprenda medios de guía en el suelo porque la pala se guía más fácilmente en la hendidura del recinto de servicio.
En este contexto, el término “medios de guía” debe entenderse como una rueda de guía, un canal de estrechamiento, un colchón de aire u otro tipo de guía para guiar más fácilmente la pala hacia la hendidura.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento comprende medios de elevación en el interior del recinto de mantenimiento.
Es ventajoso dotar el recinto de mantenimiento con medios de elevación dentro del recinto porque las herramientas pesadas (las cuales pueden ser necesarias en relación con el mantenimiento de la pala) pueden levantarse y moverse más fácilmente dentro del recinto.
En este contexto, el término “medios de elevación” debe entenderse como una grúa transversal, un gato hidráulico, un sistema de poleas u otro tipo de elevadores para levantar herramientas pesadas u otros objetos dentro del recinto de mantenimiento.
Además, la invención proporciona un método para mantener una pala de turbina eólica. El método comprende las etapas de:
• posicionar una pala de turbina eólica de una turbina eólica en una posición sustancialmente horizontal,
• levantar un recinto de mantenimiento sobre la pala de turbina eólica de modo que la pala de turbina eólica penetre en el suelo y al menos en una pared lateral del recinto de mantenimiento,
• realizar el mantenimiento de la pala de turbina eólica a partir del interior del recinto de mantenimiento.
Es ventajoso proporcionar un método para mantener una pala de turbina eólica de acuerdo con el método mencionado anteriormente porque es posible cubrir una sección más grande de la pala en un momento en donde el recinto de mantenimiento es más eficiente. Además, el personal de servicio puede realizar el trabajo de mantenimiento en una posición de trabajo más cómoda en donde los trabajadores no tienen que doblarse y estirarse repetidamente como habría sido necesario para trabajar a lo largo de una pala en posición vertical. Además, los problemas de espacio en relación con la torre de la turbina eólica se resuelven porque el recinto de mantenimiento funciona en un área alejada de la torre.
En un aspecto de la invención, el método comprende la etapa de fijar la posición del recinto de mantenimiento en relación con la pala de turbina eólica antes de realizar el mantenimiento.
Cuando la pala se recibe en el recinto de mantenimiento, puede fluctuar de un lado a otro y provocar una situación potencialmente letal para el personal de mantenimiento dentro del recinto. Por lo tanto, es ventajoso fijar la posición del recinto en relación con la pala antes de realizar el mantenimiento para lograr un entorno de trabajo más seguro. Además, el propio trabajo de mantenimiento es más fácil de realizar si la pala de turbina eólica no fluctúa dentro del recinto.
En un aspecto de la invención, la pala de turbina eólica se coloca con un borde de ataque de la pala de turbina eólica mirando hacia arriba.
El borde de ataque de la pala está expuesto a un fuerte desgaste y en él se realiza gran parte del trabajo de mantenimiento. Por lo tanto, es ventajoso disponer la pala de tal manera que el borde de ataque mire hacia arriba porque se accede más fácilmente al borde de ataque. Además, la pala está diseñada para soportar una carga mucho mayor en la dirección a partir del borde de ataque al borde de salida que en la dirección opuesta, ya que la pala se carga en esta dirección durante el uso normal.
En un aspecto de la invención, el recinto de mantenimiento se eleva sobre la pala de turbina eólica a través de una grúa.
Es ventajoso utilizar una grúa para elevar la cabina de mantenimiento sobre el perfil aerodinámico de la turbina eólica porque proporciona una elevación estable y equilibrada.
Cabe destacar que en este contexto, el término “grúa” debe entenderse como cualquier tipo de grúa torre, grúa telescópica, grúa flotante u otro tipo de grúa adecuada para la tarea de levantar objetos pesados.
En un aspecto de la invención, el método comprende además la etapa de guiar el recinto de mantenimiento sobre la pala de turbina eólica a través de medios de posicionamiento capaces de ajustar la posición y/u orientación del recinto de mantenimiento en el plano horizontal.
Unir dos objetos en una cierta orientación en el aire puede ser difícil, por ejemplo, si sopla el viento. Por lo tanto, el uso de medios de posicionamiento capaces de ajustar la posición y/o la orientación del recinto es ventajoso porque se facilita la etapa de guiar el recinto de mantenimiento sobre la pala.
En un aspecto de la invención, el método comprende además la etapa de sellar un espacio entre la pala de turbina eólica y el suelo y/o entre la pala de turbina eólica y al menos una pared lateral después de levantar un recinto de mantenimiento sobre la pala de turbina eólica.
Es ventajoso sellar un espacio entre la pala de turbina eólica y el suelo y/o entre la pala y al menos una pared lateral porque se logra un entorno de trabajo más cómodo porque el recinto está aislado de la lluvia, la nieve y el viento. En un aspecto de la invención, el método de mantenimiento de la pala de turbina eólica se realiza mediante un recinto de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de los recintos de mantenimiento descritos anteriormente.
El uso de los recintos de mantenimiento descritos anteriormente para llevar a cabo el método de mantenimiento de la pala de turbina eólica es ventajoso porque proporciona un mantenimiento eficiente y un entorno de trabajo cómodo. La invención también prevé el uso de un recinto de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de los recintos de mantenimiento descritos anteriormente para realizar el mantenimiento en una pala de turbina eólica de una turbina eólica de ultramar.
Las turbinas eólicas de ultramar están ubicadas en sitios con condiciones climáticas adversas. Por lo tanto, usar un mantenimiento de acuerdo con cualquiera de los recintos de mantenimiento descritos anteriormente para mantener una pala de turbina eólica de una turbina eólica de ultramar es ventajoso porque se adapta fácilmente a estas condiciones.
Figuras
La invención se describirá a continuación con referencia a las figuras en las cuales
la Figura 1 ilustra un recinto de mantenimiento que encierra una parte de una pala de turbina eólica como se ve en perspectiva,
la Figura 2 ilustra un recinto de mantenimiento que encierra una parte de una pala de turbina eólica vista a partir de un lado,
la Figura 3 ilustra un recinto de mantenimiento como se ve en una primera vista en perspectiva,
la Figura 4 ilustra un recinto de mantenimiento como se ve en una segunda vista en perspectiva,
la Figura 5 ilustra un recinto de mantenimiento visto a partir del frente,
la Figura 6 ilustra una sección derecha de un recinto de mantenimiento visto en perspectiva,
la Figura 7 ilustra una sección izquierda de un recinto de mantenimiento visto en perspectiva,
la Figura 8 ilustra una configuración diferente de un recinto de mantenimiento que encierra una parte de una pala de turbina eólica como se ve en perspectiva,
la Figura 9 ilustra una configuración diferente de un recinto de mantenimiento que encierra una parte de una pala de turbina eólica vista a partir de un lado,
la Figura 10 ilustra una configuración diferente de un recinto de mantenimiento que encierra una parte de una pala de turbina eólica vista a partir de arriba,
la Figura 11 ilustra una realización del recinto de mantenimiento formado como un contenedor y colocado en la punta de la pala como se ve en perspectiva,
la Figura 12 ilustra una realización del recinto de mantenimiento formado como un contenedor y colocado en una parte sustancialmente media de la pala como se ve en perspectiva,
la Figura 13 ilustra una vista en sección transversal de la pala de turbina eólica, y
la Figura 14 ilustra una turbina eólica.
Descripción detallada
Las Figuras 1-2 ilustran un recinto 1 de mantenimiento que encierra una parte de una pala 2 de turbina eólica como se ve en perspectiva y a partir de un lado, respectivamente.
Cabe señalar que la pala 2 de turbina eólica está montada en una turbina eólica en todas las figuras, aunque esto no se muestra en las figuras por motivos de simplicidad. Además, cabe señalar que los términos de orientación tales como horizontal, vertical, arriba y abajo deben entenderse en relación con el recinto de mantenimiento en posición operativa, es decir, cuando el suelo 4 del recinto 2 de mantenimiento está sustancialmente paralelo a una pala 2 de turbina eólica en posición horizontal o cerca de la posición horizontal cuando se monta en una turbina eólica.
En algún momento de la vida útil de la pala 2 de turbina eólica, se debe realizar el mantenimiento debido, por ejemplo, a las grietas que se inician por las cargas de fatiga y al desgaste en el borde 10 de ataque de la pala 2 de turbina eólica debido a la colisión, por ejemplo, con gotas de lluvia. El recinto 1 de mantenimiento como se describe en las Figuras 1-2 se ajusta de tal manera que se incline ligeramente con respecto a la horizontal de tal modo que el suelo 4 quede sustancialmente paralelo al borde 27 de salida de la pala de turbina eólica. Por lo tanto, la posición vertical del recinto de mantenimiento se puede ajustar ajustando el soporte 9 del borde de la pala. Esto puede ser beneficioso si, por ejemplo, los generadores de vórtice, las aletas, el lado de baja presión, el lado 25 de alta presión o el mantenimiento del borde de salida es necesario porque se puede acceder a toda la superficie de la pala de turbina eólica de una sección determinada.
El personal de mantenimiento puede estar presente dentro del recinto 1 de mantenimiento durante el proceso de elevación del recinto 1 de mantenimiento y sobre la pala 2 de turbina eólica. También se pueden transportar hacia y a partir del recinto de mantenimiento, por ejemplo, con un helicóptero u otro medio de transporte de personas después de haber colocado el recinto 1 de mantenimiento en la pala 2.
En esta realización, el recinto 1 de mantenimiento se eleva sobre la pala 2 de turbina eólica a través de una grúa telescópica (no se muestra). Sin embargo, en otra realización, el recinto 1 de mantenimiento podría elevarse utilizando un helicóptero, uno o más drones, una máquina elevadora, una grúa móvil, una grúa sobre orugas o cualquier otro medio para elevar la plataforma de mantenimiento sobre el perfil aerodinámico de la turbina eólica. La plataforma 1 de mantenimiento también puede ser autopropulsada, por ejemplo, comprendiendo toberas o hélices en la parte inferior (o en la parte superior) que elevan la plataforma 2 de mantenimiento hacia arriba.
Cuando el recinto 1 de mantenimiento debe reposicionarse con el fin de realizar trabajos de mantenimiento o servicio en otra sección de la pala 2 de turbina eólica, el reposicionamiento se realiza, por ejemplo, con una grúa (no se muestra) la cual levanta el recinto 1 de mantenimiento libre de la pala 2 donde después de que se mueve a lo largo de la pala. Sin embargo, en una realización, el recinto 1 de mantenimiento puede comprender medios de accionamiento (no se muestran) para mover el recinto 1 de mantenimiento a lo largo de la pala 2 sin la ayuda de una grúa elevadora de tal modo que sea autopropulsado. Los medios de accionamiento pueden comprender ruedas, un sistema de poleas, orugas o cualquier otro tipo de accionamiento adecuado para mover el recinto 1 de mantenimiento a lo largo de la pala 2.
En esta realización, la primera pared 5a lateral y la segunda pared 5b lateral comprenden una serie de puntales. Sin embargo, en otra realización, la primera pared 5a lateral y/o la segunda pared 5b lateral podrían comprender una pared sólida (véanse, por ejemplo, la Figura 11 y la Figura 12), paneles de vidrio, una rejilla, una barandilla, una carcasa metálica o cualquier otro tipo de pared para encerrar el recinto 1 de mantenimiento. Además, en esta realización, la primera pared 5a lateral y la segunda pared 5b lateral están colocadas en extremos opuestos del recinto 1 de mantenimiento alargado.
En una realización, el recinto de mantenimiento puede estar total o parcialmente cerrado por una lona y podría estar abierto a los lados y/o por la parte superior y/o podría estar parcialmente abierto a los lados y/o al techo.
Como una realización de ejemplo, el trabajo de mantenimiento podría realizarse de acuerdo con el método que comprende las etapas de
• posicionar una pala 2 de turbina eólica de una turbina 28 eólica en una posición sustancialmente horizontal girando la pala 2 relevante a una posición sustancialmente horizontal usando, por ejemplo, mecanismo de engranajes y motores ya presentes en la turbina 28 eólica. En algunas realizaciones del método, la pala también podría bloquearse en la posición sustancialmente horizontal bloqueando el engranaje de la turbina eólica o usando un equipo externo para bloquear la rotación de la pala 2.
• levantar un recinto de mantenimiento sobre la pala 2 de turbina eólica para que la pala 2 de turbina eólica penetre en el suelo 4 y al menos una pared 5a o 5b lateral del recinto 1 de mantenimiento. El recinto 1 podría levantarse sobre la pala 2 usando una grúa (no se muestra) o podría levantarse usando otro tipo de herramientas o maquinaria.
• realizar el mantenimiento de la pala 2 de turbina eólica a partir del interior del recinto de mantenimiento.
Las Figuras 3-4 ilustran un recinto 1 de mantenimiento visto en perspectiva.
Es posible que algunos trabajos de mantenimiento solo requieran servicio o mantenimiento en la punta de la pala 2 de turbina eólica. Por tanto, el recinto de mantenimiento encierra únicamente la punta de la pala 2 de turbina eólica (véase por ejemplo la Figura 10, Figura 11 y Figura 13). En consecuencia, la pala 2 de turbina eólica no sobresale necesariamente a través de la segunda abertura 7 ajustable. Por lo tanto, la segunda abertura 7 ajustable es en esta realización una puerta 11 corredera la cual puede abrirse y cerrarse fácilmente dependiendo de los requisitos operativos. Sin embargo, en otra realización, la primera abertura ajustable y/o la segunda abertura 7 ajustable podrían comprender un colchón de aire, una puerta batiente o una trampilla.
En esta realización, el soporte 9 del borde de la pala es una cremallera con forma de “V”. Sin embargo, en otra realización, el soporte 9 del borde de la pala podría comprender un marco, varillas, vigas, suspensión de resortes u otro tipo de estructura para soportar una parte de la carga del recinto 2 principal en el borde 10 de ataque de la pala 2.
Además, algunos trabajos de mantenimiento pueden requerir taladrar, soldar, pegar, soldadura u otro tipo de proceso el cual puede generar humo o gases tóxicos los cuales pueden ser dañinos para el personal de mantenimiento si se exponen a ellos durante largos períodos de tiempo. Por tanto, el recinto 1 de mantenimiento puede comprender un sistema 26 de ventilación. El recinto 1 de mantenimiento puede comprender además un sistema de control climático 0 un deshumidificador para ajustar el ambiente dentro del recinto 1 de mantenimiento. Dichos sistemas podrían ser sistemas separados o combinados en un solo sistema.
El recinto 1 de mantenimiento puede estar provisto de diferentes tipos de sistemas de monitorización. Por ejemplo, el recinto 1 de mantenimiento puede estar provisto de anemómetros para controlar la velocidad del viento y, por lo tanto, proporcionar al personal de mantenimiento señales de advertencia si la velocidad del viento supera una velocidad crítica a la cual puede no ser seguro permanecer en el recinto 1 de mantenimiento. Además, en tales situaciones, una ruta de evacuación rápida puede ser urgente. Así, en una realización, el recinto 1 de mantenimiento puede comprender medios de evacuación del personal tales como tobogán de evacuación inflable, cápsula de evacuación, canal de evacuación inflable u otro tipo de sistemas de evacuación. Otros equipos de emergencia que pueden estar comprendidos en el recinto de mantenimiento pueden ser extintores, botiquín de primeros auxilios y otros.
En general, el recinto 1 de mantenimiento puede comprender diferentes tipos de herramientas necesarias para realizar el trabajo de mantenimiento, tales como compresores, taladros, destornilladores, limpiadores de alta presión, cajas de herramientas, etc.
La Figura 5 ilustra un recinto 1 de mantenimiento visto a partir de un lado.
El trabajo de mantenimiento en una pala 2 de turbina eólica puede requerir herramientas pesadas, herramientas eléctricas, piezas de repuesto pesadas u otros objetos, los cuales pueden ser problemáticos para mover. Así, el recinto 1 de mantenimiento puede comprender medios 21 de elevación para elevar estos objetos. En esta realización, el medio 21 de elevación es una grúa transversal. Sin embargo, en otra forma de realización, los medios 21 de elevación podrían ser un sistema de poleas, un brazo robótico, un brazo articulado u otro tipo de estructura de elevación la cual pueda fijarse al techo 3.
En esta realización, la hendidura 8, como se muestra en la Figura 5, tiene una geometría rectangular. Sin embargo, en otra realización, la forma de la base de la hendidura 8 podría ser triangular, circular, poligonal o cualquier otra forma la cual pueda formar una hendidura y que pueda ser adecuada para recibir una pala 2 de turbina eólica. Además, la hendidura 8 puede estar cubierta al menos parcialmente por una lona enrollable, una escotilla o un medio de cubierta similar como medida de precaución si, por ejemplo, el recinto de mantenimiento se va a enviar a otro sitio o cuando no esté en funcionamiento. El recinto 1 de mantenimiento puede comprender medios 20 de guía para dirigir y guiar la pala 2 hacia la hendidura 8 de tal manera que la pala 2 sea recibida parcial o totalmente en la hendidura 8. En esta realización, los medios 20 de guía comprenden ruedas. En otra realización, los medios 20 de guía también podrían comprender un mecanismo de suspensión para absorber cualquier colisión menor entre los medios 20 de guía y la pala 2 de turbina eólica la cual puede ocurrir cuando el recinto 1 se levanta sobre la pala 2 de turbina eólica. En otra realización, los medios 20 de guía podrían comprender un canal que se estrecha hacia abajo y el borde del piso también podría ahusarse para que la pala se guíe hacia la hendidura 8.
En una realización, el recinto 1 de mantenimiento puede comprender un paquete de baterías (no se muestra) para proporcionar energía a los sistemas informáticos, herramientas, sistema de ventilación u otros aparatos que consumen energía en el recinto 1 de mantenimiento.
Para asegurar una construcción ligera, el recinto 1 de mantenimiento comprende un marco de acero o aluminio. Sin embargo, en una realización, el marco podría comprender, por ejemplo, materiales compuestos o materiales poliméricos. El marco principal del recinto 1 de mantenimiento también podría comprender piezas impresas en 3D.
Las Figuras 6-7 ilustran dos vistas en sección diferentes de un recinto 1 de mantenimiento.
En la realización como se describe en la Figura 7, los medios 12 de posicionamiento de palas comprenden ventosas 13. Sin embargo, en otra realización, los medios 12 de posicionamiento de palas podrían comprender una pared 14 expansiva (por ejemplo, un cojín inflable), puntales de soporte, una pared móvil, una cuña, un guardabarros o cualquier otro tipo de estructura o mecanismo adecuado para posicionamiento y/o fijación de la pala de turbina eólica en el interior del recinto 2 de mantenimiento. El recinto 1 puede comprender medios 12 de posicionamiento de pala en un lado o en ambos lados de la hendidura 8. Los medios 12 de posicionamiento de pala pueden ser fijos o móviles en sentido horizontal para adaptarlos a la curvatura y/o ancho de la pala.
En esta realización, la primera pared 5a lateral y la segunda pared 5b lateral son paredes rectas. Sin embargo, en otra realización, las paredes laterales podrían doblarse, curvarse, tener forma de onda o cualquier otra forma que pueda optimizarse estructural o aerodinámicamente para impedir el pandeo del recinto de mantenimiento o para resistir las cargas del viento.
En esta realización, el elemento 16 de sellado comprende un colchón 17 de aire. Sin embargo, en otra realización, el elemento 16 de sellado podría comprender una compuerta de cepillos como se conoce de los sellos de las puertas, un sello de goma, un sello de polímero en forma de cuña, una almohadilla o cualquier otro tipo de sello el cual sea adaptable a una parte de la circunferencia de la pala de turbina eólica y el cual proporciona un efecto de estanqueidad. El colchón 17 de aire puede proporcionar un elemento 16 de sellado para proporcionar un sello firme entre la pala 2 de turbina eólica y la primera pared 5a del recinto 1 de mantenimiento de tal modo que el recinto 1 de mantenimiento y la pala 2 de turbina eólica estén firmemente asegurados entre sí. El elemento 16 de sellado también puede proporcionar un sellado contra, por ejemplo, viento, lluvia, nieve y polvo los cuales pueden filtrarse en el recinto 1 de mantenimiento y afectar el entorno de trabajo o el funcionamiento del recinto 1 de mantenimiento.
Las Figuras 8-10 ilustran una configuración diferente de un recinto 1 de mantenimiento que encierra una pala 2 de turbina eólica como se ve en perspectiva, a partir de un lado y a partir de arriba, respectivamente.
El borde 10 de ataque de la pala 2 está expuesto a un fuerte desgaste. Por lo tanto, la parte principal del trabajo de mantenimiento se realiza en esta región de la pala 2 de turbina eólica y, por lo tanto, las figuras ilustran el recinto 1 de mantenimiento que encierra una pala 2 de turbina eólica con el frente 10 mirando hacia arriba. Sin embargo, el recinto 1 de mantenimiento también se puede levantar sobre la pala con el borde 27 de salida mirando hacia arriba. Así, el recinto de mantenimiento también es adecuado para realizar el mantenimiento de la pala 2 de turbina eólica con el borde 27 de salida apuntando hacia arriba.
En esta realización, la hendidura 8 se extiende en toda la dirección longitudinal del recinto 1 de mantenimiento. Sin embargo, en otra realización, la hendidura 8 podría extenderse en dirección transversal o en ángulo. Además, en una realización, la hendidura 8 se extiende solo una parte de la longitud del piso 4, por ejemplo, si el recinto 1 de mantenimiento se colocó inicialmente verticalmente hacia abajo sobre la punta de la pala 2 y luego se movió horizontalmente a lo largo de la pala 2.
Las Figuras 11-12 ilustran una realización del recinto 1 de mantenimiento formado como un contenedor y colocado en la punta de la pala como se ve en perspectiva.
La plataforma de mantenimiento se puede utilizar para turbinas eólicas de ultramar así como para turbinas eólicas terrestres y, de acuerdo con el sitio, las corrientes de viento pueden desplazar y girar la plataforma 1 de mantenimiento en el aire a medida que se eleva sobre la pala 2 de turbina eólica. Por lo tanto, en una realización (como se divulga en la Figura 12), el recinto de mantenimiento puede comprender hélices 19 para ajustar la posición y contrarrestar la cizalladura del viento. Y en otra realización los medios 18 de posicionamiento podrían comprender boquillas, un sistema de cables, aleta u otro tipo de medios para ajustar la orientación y/o posición del recinto 2 de mantenimiento.
Debido al diseño del recinto 1 de mantenimiento, puede funcionar en cualquier momento del día o del año. Sin embargo, a menudo se puede usar a la luz del día en lugar de en la oscuridad. Por lo tanto, el recinto de mantenimiento puede estar provisto de cristales 23 de ventana para aumentar la luz natural dentro del recinto de mantenimiento y también para reducir la energía la cual se gasta en rayos artificiales. Para aumentar aún más la eficiencia del recinto 1 de mantenimiento, puede ser ventajoso proporcionar células 22 solares en el techo 3 de tal manera que el recinto 1 de mantenimiento pueda ser autosuficiente (o al menos más).
En esta realización, el recinto 1 de mantenimiento es alargado y rectangular con ángulos de 90 grados. Sin embargo, en otra realización, el recinto de mantenimiento puede ser triangular, circular, poligonal, paralelepípedo con ángulos distintos de 90 grados o de cualquier otra forma.
En esta realización, el recinto 1 de mantenimiento puede ser un contenedor ISO con dimensiones estándar que comprenda esquinas moldeadas en cada esquina. Si el recinto 1 de mantenimiento es un contenedor ISO, puede ser más fácil apilar y enviar el o los recintos a diferentes sitios utilizando buques portacontenedores estándar. En otra realización, el recinto 1 de mantenimiento también puede comprender un contenedor ISO con orejetas 15 de elevación, como se muestra en la Figura 12 en lugar de/en combinación con esquinas moldeadas estándar.
Además, en la realización de la Figura 12, el recinto de mantenimiento se eleva a través de las orejetas 15 de elevación. Sin embargo, en otra realización, la plataforma 1 de mantenimiento puede comprender canales para recibir horquillas, un gancho, una esquina moldeada u otro tipo de pieza la cual pueda usarse para levantar el recinto 1 de mantenimiento.
Aunque lo más seguro es suspender el recinto 1 de mantenimiento en una grúa elevadora en todo momento, el recinto 1 de mantenimiento puede, en una realización, estar soportado completamente por la pala 2 de turbina eólica.
La Figura 13 ilustra una vista en sección transversal de la pala 2 de turbina eólica.
El perfil 2 aerodinámico tiene una forma tal que genera una diferencia de presión entre el lado 25 de alta presión y el lado 24 de baja presión cuando el aire fluye a partir del borde 10 de ataque al borde 27 de salida, por lo que se produce una fuerza aerodinámica que genera sustentación.
La Figura 14 ilustra una turbina 28 eólica.
La turbina 28 eólica podría ser una turbina eólica de ultramar o una turbina eólica terrestre en la cual se puede realizar el mantenimiento de las palas 2 de la turbina eólica utilizando el recinto 1 de mantenimiento de acuerdo con una realización de la invención.
La invención se ha ejemplificado anteriormente con referencia a ejemplos específicos de soporte 9 de borde de pala, medios 12 de posicionamiento de pala, elemento 16 de sellado y otros. Sin embargo, debe entenderse que la invención no se limita a los ejemplos particulares descritos anteriormente sino que puede diseñarse y modificarse en una multitud de variedades dentro del alcance de la invención como se especifica en las reivindicaciones.
Lista
1. Recinto de mantenimiento
2. Pala de turbina eólica
. Techo
4. Piso
5a. Primera pared lateral
5b. Segunda pared lateral
6. Primera abertura regulable
. Segunda abertura regulable
8. Abertura
9. Soporte de borde de pala
10. Borde de salida
11. Puerta corredera
2. Medios de posicionamiento de la pala
13. Ventosas
14. Paredes de expansión
15. Orejetas de elevación
16. Elemento de sellado
7. Cojines de aire
18. Medios de posicionamiento
19. Hélices
20. Medios de guía
21. Medios de elevación
2. Célula solar
23. Panel de ventana
24. Lado de baja presión
25. Lado de alta presión
26. Sistema de ventilación
7. Borde de salida
28. Turbina eólica

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un recinto (1) de mantenimiento para usar cuando se realiza el mantenimiento de una pala (2) de turbina eólica, comprendiendo dicho recinto (1) de mantenimiento:
un techo (3), un suelo (4) y al menos dos paredes (5a, 5b) laterales que se extienden entre dicho techo (3) y dicho suelo (4),
una primera abertura (6) ajustable en una primera pared (5a) lateral de dichas al menos dos paredes (5a, 5b) laterales adaptada para recibir dicha pala (2) de turbina eólica y una segunda abertura (7) ajustable en una segunda pared (5b) lateral de dichas al menos dos paredes (5a, 5b) laterales adaptadas para recibir dicha pala (2) de turbina eólica, en donde dicha primera abertura (6) ajustable y dicha segunda abertura (7) ajustable están situadas una frente a la otra,
en donde dicho suelo (4) comprende una hendidura (8) que se extiende al menos en una porción de la distancia entre dicha primera abertura (6) ajustable y dicha segunda abertura (7) ajustable, y en donde dicha hendidura (8) está adaptada para recibir dicha pala (2) de turbina eólica.
2. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicho recinto (1) de mantenimiento comprende además un soporte (9) de borde de pala adaptado para soportar dicho recinto (1) de mantenimiento en un borde de dicha pala (2) de turbina eólica.
3. Un recinto de mantenimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde dicho recinto (1) de mantenimiento tiene forma alargada y en donde dicha primera pared (5a) lateral y dicha segunda pared (5b) lateral están situadas en extremos opuestos de dicho recinto (1) de mantenimiento alargado.
4. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con la reivindicación 3, en donde dicha hendidura (8) se extiende a lo largo de la dirección longitudinal de dicho recinto (1) de mantenimiento.
5. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha hendidura (8) se extiende por toda la longitud de dicho suelo (4).
6. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha primera abertura (6) ajustable y/o dicha segunda abertura (7) ajustable comprende una puerta (11) corredera.
7. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho recinto de mantenimiento comprende medios (12) de posicionamiento de palas adaptados para mantener la posición mutua entre dicho recinto (1) de mantenimiento y dicha pala (2) de turbina eólica en la dirección horizontal.
8. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicha primera abertura (6) ajustable y/o segunda abertura (7) ajustable comprende un elemento (16) de sellado adaptable a la forma de al menos una parte de la circunferencia de dicha pala (2) de turbina eólica.
9. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho recinto (1) de mantenimiento comprende medios (18) de posicionamiento para alinear dicho recinto (1) de mantenimiento con dicha pala (2) de turbina eólica.
10. Un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho recinto (1) de mantenimiento comprende medios (20) de guía en dicho suelo (4) dispuestos para guiar dicha pala (2) de turbina eólica dentro de dicha hendidura (8).
11. Un método para mantener una pala (2) de turbina eólica, comprendiendo dicho método las etapas de:
• posicionar una pala (2) de turbina eólica de una turbina (28) eólica en una posición sustancialmente horizontal,
• levantar un recinto (1) de mantenimiento de acuerdo con la reivindicación 1 sobre dicha pala (2) de turbina eólica de manera que dicha pala (2) de turbina eólica penetra en el suelo (4) y al menos en una pared lateral de dicho recinto (1) de mantenimiento,
• realizar el mantenimiento de dicha pala (3) de turbina eólica a partir del interior de dicho recinto (1) de mantenimiento.
12. Un método de acuerdo con la reivindicación 11, en donde dicho método comprende la etapa de fijar la posición de dicho recinto (1) de mantenimiento en relación con dicha pala (2) de turbina eólica antes de realizar dicho mantenimiento.
13. Un método de acuerdo con la reivindicación 11 o 12, en donde dicha pala (2) de turbina eólica se coloca con un borde (10) de ataque de dicha pala (2) de turbina eólica mirando hacia arriba.
14. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-13, en donde dicho método comprende además la etapa de guiar dicho recinto (1) de mantenimiento sobre dicha pala (2) de turbina eólica a través de medios (18) de posicionamiento capaces de ajustar la posición y/o orientación de dicho recinto (1) de mantenimiento en el plano horizontal.
15. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11-14, en donde dicho método comprende además la etapa de sellar un espacio entre dicha pala (2) de turbina eólica y dicho suelo (4) y/o entre dicha pala (2) de turbina eólica y dicha en al menos una pared lateral después de levantar un recinto (1) de mantenimiento sobre dicha pala (2) de turbina eólica.
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