ES2954182T3 - Cubierta protectora para proteger un borde de ataque de una pala de turbina eólica - Google Patents

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Abstract

Se presenta una cubierta protectora (1) para un borde de ataque (14a) de una pala de rotor de turbina eólica (10). La cubierta protectora (1) está preformada con una forma curva para acomodar al menos una parte de una sección de borde de ataque (14) que incluye el borde de ataque (14a) de la pala de rotor de turbina eólica (10) a proteger. La cubierta protectora (1) incluye una sección del lado de presión (1a), una sección del lado de succión (1b) y una línea central (1c) entre la sección del lado de presión (1a) y la sección del lado de succión (1b). La línea central (1c) discurre en dirección longitudinal de la cubierta protectora (1). El espesor de la cubierta protectora (1) en una sección transversal de la cubierta protectora (1) en dirección transversal tiene una distribución de espesor correspondiente a una distribución normal estandarizada. Una pala de rotor de turbina eólica (10) que incluye la cubierta protectora (1), una turbina eólica (100) que incluye la pala de rotor de turbina eólica (10) que tiene la cubierta protectora (1), y un método de fabricación de la cubierta protectora (1). también se presentan. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Cubierta protectora para proteger un borde de ataque de una pala de turbina eólica
La presente invención se refiere generalmente a turbinas eólicas, y en particular, a una cubierta protectora para proteger un borde de ataque de una pala de rotor de una turbina eólica de la erosión, y a una pala del rotor de una turbina eólica que comprende dicha cubierta protectora.
En la actualidad palas de rotor o turbina, por ejemplo, palas para turbinas eólicas, de gas o de vapor están hechas de materiales compuestos de plástico reforzados con fibra. Se sabe que la erosión del borde de ataque de tales palas se produce en funcionamiento. La erosión del borde de ataque de una pala de turbina puede reducir la eficiencia de la pala y, por lo tanto, la potencia de salida por la turbina.
Las palas de rotor de turbina eólica, tanto de turbinas eólicas en alta mar como de turbinas eólicas terrestres, se ven especialmente afectadas por el desgaste que se produce cuando las palas son impactadas por partículas o gotas en el viento ambiental, lo que da como resultado la degradación del borde de ataque de la pala del rotor de la turbina eólica. Las partículas y gotas están presentes en el viento ambiental y se originan en polvo, lluvia, nevadas, etc. y provocan la erosión del borde de ataque de las palas de la turbina eólica por desgaste por impacto, lo que da como resultado una reducción de la eficiencia aerodinámica de la pala y, por lo tanto, de la potencia de salida máxima de la turbina eólica.
La erosión sobre una pala de turbina puede penetrar en el laminado reforzado con fibra estructural, lo que lleva a un fallo severo de la pala de la turbina que requiere reparación, lo que puede ser muy costoso para los operadores de turbina y puede implicar un tiempo de inactividad considerable para la turbina eólica afectada. Esto es especialmente cierto para turbinas eólicas en alta mar porque sus costes de mantenimiento son extremadamente altos. Esta es la razón por la que se prevé generalmente un sistema de superficie en el borde de ataque de la palas de rotor de una turbina eólica de turbinas eólicas en tierra y en alta mar.
Procedimientos de reparación incluyen típicamente un restablecimiento de los sistemas de superficie que comprenden principalmente la carga y la pintura. En caso de degradación severa, puede ser necesaria una laminación. Se utilizan diferentes soluciones para proteger y/o reparar los bordes de ataque de las palas compuestas, incluyendo cintas de plástico adhesivas.
El documento EP2497943 A1 describe una pala de turbina eólica con una superficie mejorada, en la que una cinta de plástico está dispuesta en ubicaciones específicas de la pala para reforzar la superficie de la pala. El tiempo de vida de las cintas de protección contra la erosión durará aproximadamente entre 5-8 años, dependiendo de las condiciones ambientales de la ubicación de la turbina eólica, así como de las condiciones de funcionamiento de la turbina. En general, una cinta de protección contra la erosión se romperá debido a una gran erosión, haciendo que la capa que queda sobre la pala del rotor pueda agitarse libremente en el viento. Esta agitación dará como resultado una pérdida del rendimiento aerodinámico de la pala, así como en la generación de ruido.
Otras soluciones sugieren recubrimientos de protección contra la erosión aplicados por cepillo, rodillo, espátula o pulverización. Generalmente, dichos recubrimientos deben aplicarse a un cierto nivel de humedad y dentro de una ventana de temperatura especial, por ejemplo, 20 y 25 grados Celsius. Por lo tanto, estas soluciones pueden no usarse en el campo, por ejemplo, en parques eólicos en alta mar o en ubicaciones de turbina eólica que son generalmente más frías o más calientes que la ventana de temperatura especial.
Soluciones adicionales como se describe en los documentos US-2017314532A1 y EP2559891A2 sugieren añadir una tapa protectora hecha de un material polimérico a la parte delantera de una pala de turbina eólica durante la fabricación de la pala. Un inconveniente de la tapa protectora convencionalmente conocida, y también de la cinta y la pintura aplicada en capas gruesas sobre el borde de ataque de la pala del rotor como se mencionó anteriormente, es que la adición de la tapa o carcasa protectora influye en el rendimiento aerodinámico y las propiedades de la pala de turbina eólica. Agregar material y cambiar la geometría del borde de ataque, ya sea como una carcasa protectora o como capas de pintura o cinta, es una materia delicada ya que el flujo de aire sobre y alrededor del borde de ataque se ve perturbado fácilmente como resultado de la adición, influyendo de ese modo en el flujo a través del alerón, lo que da como resultado una pérdida significativa de rendimiento aerodinámico, lo que, eventualmente, conduce a la pérdida de producción de energía anual de la turbina eólica.
Por lo tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar una cubierta protectora, también denominada en lo sucesivo carcasa protectora, que proporciona protección al borde de ataque mientras se mantiene y presenta las propiedades aerodinámicas de la pala de rotor de turbina eólica en la que se monta la carcasa protectora de la invención.
El objetivo mencionado anteriormente se logra mediante una cubierta protectora para un borde de ataque de una pala de rotor de una turbina eólica según la reivindicación 1 de la presente técnica, mediante una pala de rotor de turbina eólica que comprende la cubierta protectora de la presente técnica según la reivindicación 6 de la presente técnica, mediante una turbina eólica que comprende una pala de rotor de turbina eólica que tiene la cubierta protectora de la presente técnica según la reivindicación 8 de la presente técnica, y mediante un método para fabricar una cubierta protectora de la presente técnica según la reivindicación 9 de la presente técnica. Realizaciones ventajosas de la presente invención se describen en las reivindicaciones dependientes.
Los atributos mencionados anteriormente y otras características y ventajas de la presente técnica y la manera de lograrlos serán más evidentes y la presente técnica en sí misma se entenderá mejor por referencia a la siguiente descripción de realizaciones de la presente técnica tomada junto con los dibujos adjuntos, en donde:
La Figura 1 representa esquemáticamente una turbina eólica que tiene una pala de rotor de turbina eólica en la que puede incorporarse una cubierta protectora de la presente técnica;
La Figura 2 representa esquemáticamente la pala de rotor de turbina eólica en la que puede incorporarse la cubierta protectora de la presente técnica;
La Figura 3 representa esquemáticamente una vista en sección transversal de una realización ilustrativa del alerón de una pala de turbina montada con la cubierta protectora de la presente técnica;
La Figura 4 representa esquemáticamente una vista en sección transversal de la cubierta protectora de la Figura 3 de la presente técnica;
La Figura 5 representa esquemáticamente una vista en perspectiva de una realización ilustrativa de la cubierta protectora de la presente técnica; y
La Figura 6 representa esquemáticamente una vista en perspectiva de una parte de una realización ejemplar de una pala de rotor de turbina eólica con la cubierta protectora de la presente técnica.
De aquí en adelante, se describen en detalle otras características de la presente técnica y otras características de la presente técnica. Se describen varias realizaciones con referencia al dibujo, en donde se usan números de referencia similares para referirse a elementos similares en todas partes. En la siguiente descripción, con fines de explicación, se establecen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión completa de una o más realizaciones. Se puede observar que las realizaciones ilustradas pretenden explicar y no limitar la invención. Puede ser evidente que tales realizaciones pueden practicarse sin estos detalles específicos.
Puede observarse que en la presente descripción, los términos “ primero” , “ segundo” , “tercero” , etc., se usan en el presente documento solo para facilitar la discusión, y no llevan significancia cronológica temporal, espacial o particular a menos que se indique lo contrario.
La Figura 1 muestra una realización ejemplar de una turbina eólica 100 de la presente técnica. La turbina eólica 100 incluye una torre 120, que está montada en un cuero (no mostrado). Una góndola 122 está montada en la parte superior de la torre 120 y puede girar con respecto a la torre 120 por medio de un mecanismo de ajuste de ángulo de guiñada 121 tal como cojinetes de guiñada y motores de guiñada. El mecanismo de ajuste del ángulo de guiñada 121 funciona para rotar la góndola 122 alrededor de un eje vertical (no mostrado) denominado eje de guiñada, que está alineado con la extensión longitudinal de la torre 120. El mecanismo de ajuste del ángulo de guiñada 121 hace girar la góndola 122 durante el funcionamiento de la turbina eólica 100 para asegurar que la góndola 122 esté alineada apropiadamente con la dirección del viento actual a la que se somete la turbina eólica 100.
La turbina eólica 100 incluye además un rotor 110 que tiene al menos una pala de rotor 10, y generalmente tres palas de rotor 10, aunque en la vista en perspectiva de la Figura 1 solo son visibles dos palas de rotor 10. Una de las palas de rotor 10 se representa esquemáticamente en la Figura 2. El rotor 110 puede girar alrededor de un eje de rotación 110a. Las palas de rotor 10, en lo sucesivo también denominadas palas 10 o como la pala 10 cuando se refieren a una de las palas 10, se montan generalmente en un collar de accionamiento 112, también denominado buje 112. El buje 112 está montado de forma giratoria con respecto a la góndola 122 mediante un cojinete principal (no mostrado). El buje 112 puede girar alrededor del eje de rotación 110a. Cada una de las palas 10 se extiende radialmente con respecto al eje de rotación 110a y tiene una sección de alerón 20.
Entre el buje 112 y cada una de las palas del rotor 10 se proporciona un mecanismo de ajuste de pala 116 para ajustar el ángulo de paso de pala de la pala 10 girando la pala respectiva 10 alrededor de un eje longitudinal (no mostrado) de la pala 10. El eje longitudinal de cada una de las palas 10 está alineado sustancialmente paralelo con la extensión longitudinal de la pala respectiva 10. El mecanismo de ajuste de pala 116 funciona para ajustar los ángulos de paso de pala de la pala respectiva 10.
La turbina eólica 100 incluye un árbol principal 125 que acopla de manera giratoria el rotor 110, particularmente el buje 112, a un generador 128 alojado dentro de la góndola 122. El buje 112 está conectado a un rotor del generador 128. En una realización ejemplar (no mostrada) de la turbina eólica 100, el buje 112 está conectado directamente al rotor del generador 128, por lo que la turbina eólica 100 se denomina turbina eólica de transmisión directa sin engranajes 100. Como alternativa, como se muestra en la realización ejemplar de la Figura 1, la turbina eólica 100 incluye una caja de engranajes 124 provista dentro de la góndola 122 y el árbol principal 125 conecta el buje 112 al generador 128 a través de la caja de engranajes 124, por lo que la turbina eólica 100 se denomina turbina eólica con engranajes 100. La caja de engranajes 124 se utiliza para convertir el número de revoluciones del rotor 110 en un mayor número de revoluciones del árbol principal 125 y, en consecuencia, del rotor del generador 128. Además, se proporciona un freno 126 para detener el funcionamiento de la turbina eólica 100 o para reducir la velocidad de rotación del rotor 110, por ejemplo, en caso de un viento muy fuerte y/o en caso de una emergencia.
La turbina eólica 100 incluye además un sistema de control 150 para operar la turbina eólica 100 en los parámetros operativos deseados, por ejemplo en un ángulo de guiñada deseado, con un paso de pala deseado, a una velocidad de rotación deseada del rotor 110, y así sucesivamente. El control y/o ajuste de los parámetros operativos se realizan para obtener una generación de energía optimizada en las condiciones existentes, por ejemplo, bajo condiciones de viento y otras condiciones meteorológicas existentes.
La turbina eólica 100 puede incluir además diferentes sensores, por ejemplo un sensor de velocidad de rotación 143, un sensor de potencia 144, sensores de ángulo 142, etc. que proporcionan entradas al mecanismo de control 150 u otros componentes de la turbina eólica 100 para optimizar el funcionamiento de la turbina eólica 100.
Además, como se muestra en la Figura 2, la pala del rotor 10 incluye una sección de raíz 11 que tiene una raíz 11a y una sección de alerón 20. Generalmente, la pala del rotor 10 incluye una sección de transición 90 entre la sección de raíz 11 y la sección de alerón 20. La sección de alerón 20, en lo sucesivo también denominada alerón 20, incluye una sección de punta 12 que tiene una punta 12a. La raíz 11a y la punta 12a están separadas por una longitud 16 de la pala del rotor 10, que sigue la forma de la pala de rotor 10. Una dirección a lo largo o paralela a la longitud 16 se denomina dirección longitudinal 16d. La sección de punta 12, que incluye la punta 12a en la misma, se extiende desde la punta 121 hacia la raíz 11a hasta una posición longitudinal de aproximadamente 33,3 % (porcentaje), es decir, un tercio de la longitud total de la pala 10, según medida desde la punta 12a. La punta 12a se extiende dentro de la sección de punta 12 hacia la raíz 11a hasta una posición longitudinal de aproximadamente un metro. La pala del rotor 10 incluye una sección de borde de ataque 14 que tiene un borde de ataque 14a, y una sección de borde trasero 13 que tiene un borde trasero 13a. La sección de borde trasero 13 rodea el borde trasero 13a. De manera similar, la sección de borde de ataque 14 rodea el borde de ataque 14a.
En cada posición longitudinal perpendicular a la longitud 16, se puede definir una línea de cuerda 17 que conecta el borde delantero 14a y el borde trasero 13a. Una dirección a lo largo o paralela a la línea de cuerda 17 se denomina dirección de la cuerda 17d. La Figura 2 representa dos de tales líneas de cuerda 17 en dos posiciones longitudinales diferentes. Además, una dirección mutuamente perpendicular a la dirección longitudinal 16 d y a la dirección de la cuerda 17d se denomina dirección de la aleta 9d. La pala del rotor 10 tiene un hombro 18 que es una sección de la pala del rotor 10 donde la línea de cuerda 17 tiene una longitud de cuerda máxima, es decir, en el ejemplo de la Figura 2 en la línea de cuerda 17 que se representa hacia la raíz 11a.
En la turbina eólica 100, una o más de las palas 10 pueden incluir una o más tapas de larguero (no mostradas) colocadas dentro de una carcasa (no mostrada) de la pala del rotor de la turbina eólica 10. La carcasa puede tener el denominado “ diseño de carcasa estructural” (no mostrado) en el que una o más tapas de larguero están integradas dentro de la estructura de la carcasa. La pala 10 de la turbina eólica 100 puede tener una construcción de “ pala de mariposa” que tiene carcasas a sotavento y barlovento que se fabrican por separado y luego se unen entre sí para formar la pala 10, o pueden tener la construcción de 'pala integral' de Siemens bien conocida, donde a diferencia de la construcción de pala de mariposa, las carcasas a sotavento y barlovento no se fabrican por separado. En la construcción pala integral, toda la carcasa se fabrica en una parte como una carcasa integral y, por lo tanto, no tiene lados a sotavento y barlovento fabricados por separado.
Una carcasa protectora 1 o una cubierta protectora 1 de la presente técnica, como se muestra en las Figuras 3 a 6 y como se describe a continuación, se usa con la pala 10 mencionada anteriormente de la Figura 2 que puede ser parte de la turbina eólica 100 mencionada anteriormente de la Figura 1.
La cubierta protectora 1 se utiliza para montar en el borde de ataque 14a de la pala del rotor de la turbina eólica 10. La Figura 3 muestra una sección transversal del alerón 20 de la pala 10 en la que se ha montado la cubierta protectora 1. La cubierta protectora 1 tiene una forma curvada preformada como se representa en la Figura 5. La forma curvada preformada define un espacio R para recibir y alojar al menos una parte de la sección de borde de ataque 14 que incluye el borde de ataque 14a de la pala del rotor de la turbina eólica 10 que va a ser protegida por la cubierta protectora 1. Como se muestra en las Figuras 3 a 5, la cubierta protectora 1 incluye una sección lateral de presión 1a que se va a colocar en el lado de presión 20a de la pala 10, una sección lateral de succión 1b que debe colocarse en el lado de succión 20b de la pala 10, y una línea central 1c entre la sección lateral de presión 1a y la sección lateral de succión 1b de la cubierta protectora 1. Se puede observar que la línea central 1c no se forma explícitamente como una línea, pero de hecho es una línea imaginaria donde se encuentran la sección lateral de presión 1a y la sección lateral de succión 1b de la cubierta protectora 1. La cubierta protectora 1 se extiende longitudinalmente, es decir, la cubierta protectora 1 tiene una forma que se extiende a lo largo de la dirección longitudinal 16d como se representa en la Figura 2 de la pala 10. La línea central 1c de la cubierta protectora 1 se extiende a lo largo de la dirección longitudinal de la cubierta protectora 1.
Según la presente técnica, el espesor t, mostrado en la Figura 4, de la cubierta protectora 1 en una sección transversal de la cubierta protectora 1 en dirección transversal tiene una distribución de espesor correspondiente a una distribución normal. La Figura 3 muestra tres ubicaciones de medición del espesor t de la cubierta protectora 1, concretamente t1, t2, t3, con fines ilustrativos. El espesor, del cual t1, t2, t3 son ejemplos, a lo largo de diferentes posiciones en la sección transversal de la cubierta protectora 1 en dirección transversal corresponden a una distribución normal, es decir, distribución gaussiana. La cubierta protectora 1 tiene una distribución de espesor según la siguiente distribución normal (una función exponencial compuesta) que representa el espesor de la cubierta protectora 1 y, por lo tanto, la adición de material a la sección del borde de ataque 14 de la pala 10 cuando la cubierta protectora 1 está situada en la pala 10:
Figure imgf000005_0002
en donde
s representa la longitud de arco de la sección de pala
t0 representa el espesor máximo,
|Js representa la media de la distribución, y
Os representa la desviación estándar.
La ventaja de elegir la distribución normal es su simplicidad matemática y el comportamiento determinista, lo que lo hace computacionalmente eficiente y mantiene una adaptabilidad de forma relativamente buena. Solo las variables se varían durante la optimización - el espesor máximo fe, el valor medio j representa la posición máxima con respecto al borde de ataque 14a, y la desviación estándar o determina el ancho/embotadura del espesor de la cubierta protectora 1.
Como se muestra en la Figura 5, las distribuciones de espesor para diferentes posiciones longitudinales de la cubierta protectora 1, que corresponden a diferentes posiciones longitudinales de la pala 10 cuando la cubierta protectora 1 está montada en la pala 10, son diferentes. Ejemplo de espesores variables en las mismas posiciones relativas con respecto a la línea central 1 c dentro de diferentes distribuciones de espesor en dos posiciones longitudinales diferentes de la cubierta protectora 1 se han representado en la Figura 5 con espesores Tn y Tne.
En una realización ilustrativa de la cubierta protectora 1, la distribución del espesor corresponde a una distribución normal con asimetría no cero, es decir, se utiliza una distribución normal generalizada, incluida la asimetría (k) como una cuarta variable para flexibilidad adicional en la forma de la cubierta protectora 1. Esto permite la asimetría con respecto al valor medio, es decir, una distribución de espesor no simétrica de la cubierta protectora 1, en donde la parte más gruesa es hacia el lado de presión en una realización preferida de la cubierta protectora 1. Dicha distribución normal puede representarse mediante la siguiente ecuación:
Figure imgf000005_0001
en donde
S representa la longitud de arco de la sección de pala
t0 representa el espesor máximo,
js representa la media de la distribución, y
Os representa la desviación estándar.
Ks 'representa el factor de asimetría.
Debido a la variación en los espesores, en la sección lateral de presión 1a y la sección lateral de succión 1b de la cubierta protectora 1, para puntos de medición que tienen la misma distancia desde la línea central 1c, la cubierta protectora 1 de la presente técnica tiene diferentes longitudes de arco L1, L2 para la sección lateral de presión 1a y para la sección lateral de succión 1b como se muestra en la Figura 4.
La cubierta protectora 1 puede estar formada por material polimérico tal como poliuretano, epoxi, poliéster, policarbonato, poliacrilato, etc. La cubierta protectora 1 puede estar formada a partir de un material elastomérico, por ejemplo poliuretano, epoxi, poliéster, policarbonato, poliacrilato, etc. Se prefiere la cubierta protectora 1 formada a partir de un poliuretano elastomérico que proporciona propiedades elásticas y flexibles a la cubierta protectora 1 y, por lo tanto, permite que la cubierta protectora 1 se ajuste fácilmente a una superficie de la pala de la turbina eólica 10 y proporcionarla con suficiente elasticidad para amortiguar el impacto de las influencias erosivas.
La Figura 6 representa esquemáticamente una realización ejemplar de la cubierta protectora 1 de la presente técnica que se ha montado en una parte de la pala de la turbina eólica 10. Puede observarse que la cubierta protectora 1 de la presente técnica puede extenderse solo parcialmente en la dirección longitudinal 16d y, por lo tanto, cubrir parcialmente el borde de ataque 14a de la pala de la turbina eólica 10 como se muestra en la Figura 6, o la cubierta protectora 1 de la presente técnica puede extenderse en la dirección longitudinal 16d de modo que cubra el borde de ataque 14a de la pala de la turbina eólica 10 completamente (no mostrado).
La presente técnica también presenta un método para fabricar una cubierta protectora 1. La cubierta protectora 1 a fabricar es como se ha descrito anteriormente en la presente memoria con referencia a las Figuras 1 a 6. En el método, la cubierta protectora 1 se forma en una forma curva para acomodar al menos una parte de una sección de borde de ataque 14 que incluye el borde de ataque 14a de la pala del rotor de la turbina eólica 10 a proteger, la cubierta protectora 1 se forma con la sección lateral de presión 1a, la sección lateral de succión 1b y la línea central 1c entre la sección lateral de presión 1a y la sección lateral de succión 1b como se describe en referencia a las Figuras 1 a 6. La cubierta protectora 1 está formada de tal manera que el espesor t de la cubierta protectora 1 en una sección transversal de la cubierta protectora 1 en dirección transversal tiene una distribución de espesor correspondiente a una distribución normal, como se ha descrito anteriormente en la presente memoria con respecto a las Figuras 1 a 6.
Si bien la presente técnica se ha descrito en detalle con referencia a ciertas realizaciones, debe apreciarse que la presente técnica no se limita a esas realizaciones precisas. Más bien, en vista de la presente divulgación que describe modos ejemplares para poner en práctica la invención, muchas modificaciones y variaciones estarían presentes por sí mismas, a los expertos en la materia sin apartarse del alcance de esta invención. Por lo tanto, el alcance de la invención se indica mediante las siguientes reivindicaciones en lugar de por la descripción anterior.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Una cubierta protectora (1) para un borde de ataque (14a) de una pala de rotor de turbina eólica (10), la cubierta protectora (1) se pre-forma en una forma curvada para acomodar al menos una parte de una sección de borde de ataque (14) que incluye el borde de ataque (14a) de la pala del rotor de la turbina eólica (10) a proteger, comprendiendo la cubierta protectora (1) una sección lateral de presión (1a), una sección lateral de succión (1b) y una línea central (1c) entre la sección lateral de presión (1a) y la sección lateral de succión (1b), extendiéndose la línea central (1c) en dirección longitudinal de la cubierta protectora (1), caracterizada porque el espesor (t) de la cubierta protectora (1) en una sección transversal de la cubierta protectora (1) en dirección transversal tiene una distribución de espesor no simétrica t(s) correspondiente a una distribución normal con una asimetría no cero determinada por un factor de asimetría (Ks).
2. La cubierta protectora (1) según la reivindicación 1, que comprende diferentes longitudes de arco (L1, L2) en la sección lateral de presión (1a) y en la sección lateral de succión (1b).
3. La cubierta protectora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la sección lateral de presión (1a) es comparativamente más gruesa que la sección lateral de succión (1 b) para puntos de medición que tienen la misma distancia desde la línea central (1c).
4. La cubierta protectora (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la cubierta protectora (1) comprende un polímero.
5. La cubierta protectora (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la cubierta protectora (1) comprende un elastómero.
6. Una pala de rotor de una turbina eólica (10) que comprende una cubierta protectora (1), en donde la cubierta protectora (1) está según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
7. Pala de rotor de una turbina eólica (10) según la reivindicación 6, en donde la cubierta protectora (1) se pega sobre la sección de borde de ataque (14) de la pala del rotor de una turbina eólica (10).
8. Una turbina eólica (100) que comprende una pala de rotor de turbina eólica (10), en donde la pala del rotor de la turbina eólica (10) comprende una cubierta protectora (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.
9. Un método para fabricar una cubierta protectora (1) para un borde de ataque (14a) de una pala de rotor de una turbina eólica (10), comprendiendo el procedimiento:
-formar la cubierta protectora (1) en una forma curva para alojar al menos una parte de una sección del borde de ataque (14) que incluye el borde de ataque (14a) de la pala del rotor de una turbina eólica (10) a proteger, la cubierta protectora que comprende una sección lateral de presión (1a), una sección lateral de succión (1b) y una línea central (1c) en la sección lateral de presión (1a) y en la sección lateral de succión (1b), la línea central (1c) que se extiende en dirección longitudinal de la cubierta protectora (1), en donde la cubierta protectora (1) está formada de manera que el espesor (t) de la cubierta protectora (1) en una sección transversal de la cubierta protectora (1) en dirección transversal tiene una distribución de espesor no simétrica correspondiente a una distribución normal con asimetría no cero determinada por un factor de asimetría (Ks).
10. El método según la reivindicación 9, en donde la cubierta protectora (1) está formada para comprender diferentes longitudes de arco (L1, L2) en la sección lateral de presión (1a) y en la sección lateral de succión (1b).
11. El método según la reivindicación 9 o 10, en donde la cubierta protectora (1) está formada de tal manera que la sección lateral de presión (1a) de la cubierta protectora (1) es comparativamente más gruesa que la sección lateral de succión (1b) de la cubierta protectora (1) para puntos de medición que tienen la misma distancia desde la línea central (1c) de la cubierta protectora (1).
12. El método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde la cubierta protectora (1) está formada por un polímero.
13. El método según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde la cubierta protectora (1) está formada por un elastómero.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017156135A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Ignacio Juarez Vertical axis wind turbine
US11274653B2 (en) * 2016-09-27 2022-03-15 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Protective cover system
DK3580014T3 (da) 2017-03-17 2023-06-12 Siemens Gamesa Renewable Energy As Opretningsværktøj, skærearrangement og fremgangsmåde til behandling af et emne
US11220998B2 (en) * 2017-03-21 2022-01-11 Vestas Wind Systems A/S Wind turbine blade, wind turbine rotor, and wind turbine power generating apparatus
ES2957264T3 (es) * 2017-05-31 2024-01-16 Siemens Gamesa Renewable Energy As Escudo protector con marca de posicionamiento
EP3620648A1 (en) 2018-09-10 2020-03-11 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of providing an edge seal for a rotor blade add-on
US11664663B2 (en) 2018-09-12 2023-05-30 Semtive Inc. Micro inverter and controller
EP3708828A1 (en) 2019-03-14 2020-09-16 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S A method for providing a wind turbine blade with lightning protection and a wind turbine blade
EP3865703A1 (en) 2020-02-12 2021-08-18 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Wind turbine rotor blade leading-edge protector
GB202006879D0 (en) * 2020-05-11 2020-06-24 Blade Dynamics Ltd Leading edge protection for a wind turbine blade
EP3910193B1 (en) * 2020-05-11 2024-03-20 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Method of manufacturing a wind turbine rotor blade
EP4108912A1 (en) * 2021-06-23 2022-12-28 LM Wind Power A/S Manufacture of a leading-edge protection element by trimming
CN113374655B (zh) * 2021-07-08 2023-04-07 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 一种降低环境变化影响的山区风电叶片
US20230340937A1 (en) * 2022-04-20 2023-10-26 National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc Wind Turbine Blades Having System Integrated Tips and Methods of Making Using Additive Manufacturing
WO2024071061A1 (ja) * 2022-09-27 2024-04-04 積水化学工業株式会社 接着シート、接着方法及び巻回体

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3999888A (en) * 1975-06-25 1976-12-28 United Technologies Corporation Composite tip weight attachment
US4895491A (en) * 1988-06-17 1990-01-23 Environmental Elements Corp. Fan blade protection system
DE4208842C1 (es) * 1992-03-19 1993-04-08 Eurocopter Hubschrauber Gmbh, 8000 Muenchen, De
US5165859A (en) * 1992-06-26 1992-11-24 Hudson Products Corporation Leading edge protection for fan blade
US5486096A (en) * 1994-06-30 1996-01-23 United Technologies Corporation Erosion resistant surface protection
US5782607A (en) * 1996-12-11 1998-07-21 United Technologies Corporation Replaceable ceramic blade insert
US5908522A (en) * 1997-11-07 1999-06-01 Composite Technology, Inc. Supplemental leading edge wear strip for a rotor blade
WO2004076852A2 (en) 2003-02-28 2004-09-10 Vestas Wind Systems A/S Method of manufacturing a wind turbine blade, wind turbine blade, front cover and use of a front cover
US7811063B2 (en) * 2006-11-03 2010-10-12 General Electric Company Damping element for a wind turbine rotor blade
ES2333929B1 (es) 2007-10-18 2011-01-31 Fundacion Cener-Ciemat Proteccion desmontable del borde de ataque en una pala de aerogenerador.
US8800145B2 (en) * 2008-12-30 2014-08-12 Sikorsky Aircraft Corporation Refurbishing method and system for a main rotor blade spar
CN102448711B (zh) 2009-04-10 2015-05-13 湘电达尔文有限责任公司 受防护的风力涡轮叶片、制造其的方法及风力涡轮
CN201786551U (zh) 2009-12-30 2011-04-06 力仓风力设备(上海)有限公司 风力发电机叶片前缘保护套
US9255566B2 (en) * 2010-02-10 2016-02-09 Vestas Wind Systems A/S Sectional blade
DK3835571T3 (da) * 2010-07-16 2023-12-04 Lm Wind Power As Vindmøllevinge med smal skulder og relative tykke bæreplansprofiler
US20110142678A1 (en) 2010-11-23 2011-06-16 General Electric Company Erosion protection coating for rotor blade of wind turbine
DK2615304T3 (en) * 2011-01-26 2015-09-14 Fujikura Rubber Ltd Wing and protective laminated foil foil
US8425196B2 (en) * 2011-01-28 2013-04-23 General Electric Company Wind turbine blades with a hardened substrate construction
EP2497943B1 (en) 2011-03-11 2013-12-04 Siemens Aktiengesellschaft Wind turbine blade with an improved surface
US20130045105A1 (en) * 2011-08-17 2013-02-21 Howard Daniel Driver Wind turbine blade and method of protecting the same
CN104254687B (zh) * 2011-12-19 2017-08-29 Lm Wp 专利控股有限公司 用于风力涡轮机叶片的腐蚀保护物
EP2843193B1 (fr) 2013-08-28 2020-08-12 Safran Aero Boosters SA Aube composite fabriquée par addition de matériel et procédé de fabrication correspondant
US9494134B2 (en) * 2013-11-20 2016-11-15 General Electric Company Noise reducing extension plate for rotor blade in wind turbine
FR3021699B1 (fr) 2014-05-28 2019-08-16 Safran Aircraft Engines Aube de turbine a refroidissement optimise au niveau de son bord de fuite
WO2016075619A1 (en) * 2014-11-10 2016-05-19 Polytech A/S Polyurethane material, process for preparing such material and protective cover for wind turbine blade
BE1022809B1 (fr) 2015-03-05 2016-09-13 Techspace Aero S.A. Aube composite de compresseur de turbomachine axiale
GB201508827D0 (en) 2015-05-22 2015-07-01 Sanderson Simon Aerodynamic shroud and method
DK201570881A1 (da) * 2015-05-26 2017-01-30 Blade Repair Solutions Ivs Fremgangsmåde til etablering af erosionsbestandig overfladedel på en vindmøllevinge, fremgangsmåde til dannelse af en erosionsbestandig belægning, vindmøllevinge med eftermonteret belægning i og omkring områder hvor vingen er særligt udsat for erosionsskader, belægning til montering på en vindmøllevinges forkant.
JP6421078B2 (ja) * 2015-05-28 2018-11-07 エムエイチアイ ヴェスタス オフショア ウィンド エー/エス 風車翼及び風力発電装置、並びに風車翼の製造又は改造方法
BR112018000856B1 (pt) * 2015-07-17 2022-04-05 Lm Wp Patent Holding A/S Método de fabricação de uma lâmina de turbina eólica
CA2992634C (en) * 2015-07-17 2022-10-04 Lm Wp Patent Holding A/S Wind turbine blade with anchoring sites
EP3458710B1 (en) * 2016-05-18 2021-12-15 Vestas Offshore Wind A/S Leading edge protection of a wind turbine blade
CN106194578A (zh) 2016-08-09 2016-12-07 宁波锦浪新能源科技股份有限公司 风力叶片保护层及其制作工艺
JP6715954B2 (ja) * 2016-09-13 2020-07-01 ポリテック・アクシェセルスケープPolytech A/S 保護カバーを備えた風力タービン翼
WO2018149970A1 (en) * 2017-02-17 2018-08-23 Mhi Vestas Offshore Wind A/S Leading edge protection of a wind turbine blade

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