ES2967599T3

ES2967599T3 - Mejoras con respecto a la fabricación de palas de turbina eólica

Info

Publication number: ES2967599T3
Application number: ES19827614T
Authority: ES
Inventors: Robert Charles Preston; Sean Keohan
Original assignee: Vestas Wind Systems AS
Current assignee: Vestas Wind Systems AS
Priority date: 2018-12-20
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2024-05-03
Anticipated expiration: 2039-12-18
Also published as: US20220065819A1; EP3898204B1; WO2020125902A1; EP3898204A1; CN113423562A; EP3898204C0; CN113423562B

Abstract

: Un método para fabricar y probar una pala de turbina eólica comprende proporcionar un miembro estructural que tiene una porción de alma y una porción de brida, donde la porción de brida se extiende alejándose de la porción de alma y se define un talón curvilíneo entre las porciones de alma y brida. 5 Un extensor de ala está integrado con la porción de ala, donde una primera sección del extensor de ala se superpone a la porción de ala, y una segunda sección del extensor de ala se extiende más allá del talón y alejándose de la porción de alma. El extensor de brida está unido a la superficie interior de la carcasa de una pala de turbina eólica. Se utiliza equipo de prueba no destructiva (NDT) para evaluar la integridad de la unión identificando la primera y segunda superficies objetivo del 10 miembro estructural. Las superficies objetivo están espaciadas por una región intermedia, correspondiente a la ubicación del talón, donde no es posible identificar positivamente ninguna superficie utilizando técnicas de END. La identificación de las dos superficies objetivo indica una buena unión de integridad en la región intermedia, mientras que la identificación de sólo una, o ninguna, de las superficies objetivo indica una unión de integridad deficiente. 15 [Figura 5a que acompaña al resumen]. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Mejoras con respecto a la fabricación de palas de turbina eólica

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a un alma estructural de una pala de turbina eólica y a un método de formación de un alma estructural. La divulgación también se refiere a un método de evaluación de la integridad de uniones adhesivas entre el alma estructural y la carcasa de pala de turbina eólica usando técnicas de ensayos por ultrasonidos no destructivas.

Antecedentes

Normalmente, las palas de turbina eólica se fabrican en dos mitades, o carcasas, que se unen de manera adhesiva entre sí a lo largo de un borde de ataque y un borde de salida. Habitualmente se proporcionan una o más almas estructurales entre las mitades de carcasa.

Se usa adhesivo para unir las superficies internas de las carcasas a la estructura de alma de cizalladura y para unir los bordes externos de las carcasas entre sí. Se apreciará que las uniones adhesivas proporcionan conexiones críticas entre los diversos componentes de la pala, y que, por tanto, las uniones deben tener una integridad extremadamente alta para resistir las altas fuerzas y cargas de fatiga experimentadas en funcionamiento. Para ello, el procedimiento de formación y evaluación de uniones adhesivas durante la producción de palas de turbina eólica debe ser altamente robusto.

El documento W02016015735 describe un alma de cizalladura de pala de turbina eólica que tiene un borde de seguridad. El documento US2017067439 describe superficies de contacto de unión entre almas de cizalladura y cordones de larguero de una pala de turbina eólica. Los documentos CN108152376, CN108614034 e “Improved Inspection of Composite Wind Turbine Blades with Accessible Advanced Ultrasonic Phased Array Technology” (André Lamarre, XP055671492) se refieren a métodos de detección por ultrasonidos para palas de turbina eólica.

Se apreciará que cualquier defecto en una unión adhesiva entre las partes componentes de una pala de turbina eólica es una posible fuente de propagación de grietas y/o fallo durante el uso. Por tanto, es deseable que cualquier defecto en las uniones adhesivas pueda detectarse usando técnicas de análisis no destructivas de modo que puedan repararse antes de ponerse la pala de turbina eólica en funcionamiento.

Es con respecto a estos antecedentes que se ha desarrollado la presente invención.

Sumario de la invención

Un aspecto de la presente invención proporciona un método de uso de equipos de ensayos por ultrasonidos no destructivos para evaluar la integridad de una unión adhesiva según la reivindicación 1.

El método puede usarse preferiblemente para evaluar la integridad de una unión adhesiva entre un primer extensor de pestaña de un conjunto de alma estructural de una pala de turbina eólica y una primera carcasa de una pala de turbina eólica; y para evaluar la integridad de una unión adhesiva entre un segundo extensor de pestaña de un conjunto de alma estructural de una pala de turbina eólica y una segunda carcasa de una pala de turbina eólica.

En otro aspecto de la invención, se proporciona un método de producción de una pala de turbina eólica según la reivindicación 3.

El alma estructural comprende el elemento de alma y el extensor de pestaña. Después se une el extensor de pestaña a la superficie interna de la carcasa de pala de turbina eólica, y esta superficie interna puede ser la superficie interna de un cordón de larguero.

El extensor de pestaña puede tener un grosor de entre 0,5 mm y 1 mm, preferiblemente de aproximadamente 0,8 mm. La porción de pestaña del alma puede tener un grosor de entre 1 mm y 5 mm, preferiblemente entre 2 mm y 3 mm. La porción de pestaña del alma puede ser al menos el doble de gruesa que el extensor de pestaña. El “grosor” se refiere al tamaño de los componentes entre sus dos superficies principales.

El elemento de alma comprende preferiblemente dos porciones de pestaña y puede tener preferiblemente una sección transversal sustancialmente en forma de C. Un extensor de pestaña está preferiblemente integrado con cada porción de pestaña.

Breve descripción de los dibujos

Ahora se describirá la presente invención a modo de ejemplos no limitativos con referencia a las siguientes figuras, en las que:

la figura 1 muestra una vista esquemática de una sección transversal de un alma estructural de la técnica anterior;

la figura 2a muestra una vista esquemática de una sección transversal del conjunto de alma estructural de la figura 1 unido a la superficie interna de una carcasa de pala de turbina eólica;

la figura 2b muestra una vista esquemática de una sección transversal de una mala unión adhesiva formada entre el conjunto de alma de la figura 1 y una carcasa de pala de turbina eólica;

la figura 3a muestra una vista esquemática de una sección transversal de un alma estructural según la presente invención;

la figura 3b muestra una representación esquemática de un procedimiento de fabricación para formar el alma estructural de la figura 3a;

la figura 4 muestra una vista esquemática de una sección transversal de un alma estructural alternativa según la presente invención;

la figura 5a muestra una vista en sección transversal esquemática del alma estructural de la figura 3a unida entre una primera y segunda carcasas de pala de turbina eólica;

la figura 5b muestra una representación esquemática de un método para unir el alma estructural de la figura 3a a las superficies internas de las carcasas de pala de turbina eólica;

la figura 6a muestra una vista en sección transversal esquemática de una sección del alma estructural unida de la figura 5a; y

la figura 6b muestra una vista en sección transversal esquemática de una sección del alma estructural unida que tiene una mala unión con la superficie interna de una carcasa de pala de turbina eólica.

Descripción detallada

La figura 1 muestra una vista esquemática de una sección transversal de un conjunto de alma estructural 1 de la técnica anterior que comprende un elemento de alma 2 que tiene una porción de alma 3 y una porción de pestaña 4. Un talón sustancialmente curvilíneo 5 está ubicado entre la porción de alma 3 y la porción de pestaña 4. El elemento de alma 2 está realizado de un material compuesto tal como un material compuesto de fibra de vidrio. Un elemento de retención de adhesivo de plástico 6 está unido a la porción de alma 3 mediante remaches de plástico 7.

Haciendo ahora referencia a la figura 2a, se muestra una vista esquemática de una sección transversal del conjunto de alma estructural 1 unido a la superficie interna de una carcasa de pala de turbina eólica 8. El remache 7 se omite para evitar complicar la figura. En los procedimientos de fabricación de palas existentes, se aplica un cordón de adhesivo 9 a la porción de pestaña 4 del elemento de alma 2 antes de poner la carcasa de pala de turbina eólica 8 en contacto con el adhesivo 9 y aplicar presión para hacer que el adhesivo 9 se empuje a lo largo de la extensión de la porción de pestaña 4 en cualquier dirección y hacia fuera desde cualquier lado. Entonces se cura el adhesivo para formar una unión adhesiva entre el elemento de alma 2 y la carcasa de pala de turbina eólica 8. Se mantiene presión durante la duración del curado para mejorar la resistencia e integridad de la unión. En un método alternativo, el cordón de adhesivo 9 se aplica a la superficie interna de la carcasa de pala de turbina eólica 8 y se aplica la porción de pestaña 4 del elemento de alma 2 al adhesivo y se cura a presión tal como se describió anteriormente.

La figura 2a representa una vista idealizada de la unión adhesiva en la que se ha empujado el adhesivo 9 hacia fuera desde entre la porción de pestaña 4 y la carcasa de pala de turbina eólica 8 de tal manera que se forma una primera acumulación de adhesivo 10 en un borde libre 11 de la porción de pestaña 4, y de tal manera que se forma una segunda acumulación de adhesivo 12 en un espacio 13 entre el talón 5 del elemento de alma 2, el elemento de retención de adhesivo 6 y la superficie interna de la carcasa de pala de turbina eólica 8.

El propósito del elemento de retención de adhesivo 6 es evitar que el adhesivo 9 fluya alejándose del talón 5 a medida que se aplica presión entre el elemento de alma 2 y la carcasa de pala de turbina eólica 8. Se apreciará que resulta imperativo tener suficiente adhesivo 9 en la región del talón 5 para garantizar una buena unión entre el alma 1 y la carcasa 8. El propósito del elemento de retención de adhesivo 6 es evitar que el adhesivo 9 fluya alejándose del talón 5 a medida que se empuja hacia fuera desde entre el elemento de alma 2 y la carcasa de pala de turbina eólica 8, y retenerlo en el espacio 13. De esta manera, hay suficiente adhesivo 9 ubicado entre el talón 5 del elemento de alma 2 y la carcasa de pala de turbina eólica 8 para proporcionar una cobertura suficiente del talón 5 y para evitar la formación de superficies de contacto afiladas que posiblemente propagan grietas.

La figura 2b muestra una vista esquemática de una sección transversal de una unión adhesiva mal formada entre el conjunto de alma 1 y una carcasa de pala de turbina eólica 8. En este ejemplo, el adhesivo 9 no se ha empujado lo suficientemente lejos a lo largo de la porción de pestaña 4 en dirección al talón 5 de tal manera que no se ha formado ninguna acumulación en el espacio 13.

En la figura 2a, el adhesivo 9 está dispuesto entre el talón 5 y la carcasa de pala 8. Dicho de otro modo, el adhesivo 9 cubre el radio del talón 5. Esto garantiza una buena unión adhesiva entre el conjunto de alma 1 y la carcasa de pala 8. En cambio, en la figura 2b no hay adhesivo 9 entre el talón 5 y la carcasa de pala 8, es decir, no hay adhesivo 9 que cubra el radio del talón 5. Cuando se somete el conjunto de alma 1 de la figura 2b a una carga, el conjunto de alma 1 puede fallar en la región del talón 5 ya que el talón 5 no se ha unido de manera adhesiva a la carcasa 8.

Uno de los problemas del método de fabricación de la técnica anterior es que no es posible saber si hay suficiente adhesivo 9 en el espacio 13 como para garantizar que se ha formado una unión robusta. El elemento de retención de adhesivo 6 es muy flexible y los remaches 7 son relativamente débiles. Debido a esto, puede suceder que el adhesivo 9 haya empujado el elemento de retención de adhesivo 6 fuera de su sitio y/o que los remaches 7 se hayan roto bajo las cargas de tracción provocadas por el adhesivo 9 que empuja contra el elemento de retención de adhesivo 6 a medida que se empuja hacia fuera desde entre el elemento de alma 2 y la carcasa de pala de turbina eólica 8.

Una vez unido el conjunto de alma estructural 1 entre las carcasas de pala de turbina eólica, no es posible inspeccionar visualmente la unión adhesiva. Además, tampoco es posible examinar la integridad de la unión adhesiva en la región del talón 5 usando equipos de ensayos no destructivos (NDT) por ultrasonidos ya que no hay ninguna característica interna en esta región que pueda identificarse de manera fiable mediante exploración de NDT por ultrasonidos.

Haciendo referencia a las figuras 2a y 2b en conjunto, no es posible constatar la diferencia entre las dos configuraciones de unión mostradas usando análisis de NDT por ultrasonidos. Tal como se entiende bien en la técnica de análisis de NDT por ultrasonidos de uniones adhesivas de pala de turbina eólica, con el fin de determinar si hay adhesivo 9 presente en una región particular de una zona unida, es necesario que haya una característica identificable en el interior de la estructura de pala de turbina eólica que pueda identificarse de manera positiva. Esto es normalmente una superficie interior.

En un procedimiento de NDT, se posiciona un transductor de ultrasonidos fuera de la carcasa de pala 8 (es decir, por debajo de las carcasas de pala en la orientación de las figuras 2a y 2b). El transductor emite un pulso de ultrasonidos al interior de la carcasa de pala 8. Las ondas de ultrasonidos se desplazarán a través de la pala y se reflejarán en una pared posterior o en un defecto en la estructura.

Haciendo referencia a la figura 2b, en la región 15 que se extiende sobre extensión de la porción de pestaña 4 desde su borde libre 11 hasta una posición 19 inmediatamente antes del talón 5, la superficie interna 16 de la porción de pestaña 4 puede identificarse mediante análisis de NDT ya que la señal de ultrasonidos se refleja en la superficie de contacto entre la superficie interna 16 y el espacio lleno de aire en el interior de la pala. Esto se produce a una profundidad predecible/consistente (correspondiente a un tiempo de retorno de señal) de modo que puede identificarse la superficie 16 de manera positiva. La identificación positiva de esta superficie proporciona una fuerte indicación de que la región entre la porción de pestaña 4 y la superficie interna de la carcasa de pala de turbina eólica 8 está llena con adhesivo 9 y de que, por tanto, existe una buena unión. Si hay cualquier porción de la región 15 en la que hay un retorno de señal anómalo a una profundidad inferior (o un tiempo de retorno de señal más corto), esto indica la existencia de una cavidad de aire en alguna parte por debajo de la superficie 16 y, por tanto, una mala unión adhesiva.

A diferencia de esto, en la región 17 que se extiende desde la posición 19, inmediatamente antes del comienzo del talón 5, hasta el extremo libre 18 del elemento de retención de adhesivo 6, no hay ninguna superficie interna que pueda identificarse de manera positiva mediante análisis de NDT por ultrasonidos. Debido a la forma curva del talón 5 y el elemento de retención de adhesivo 6, así como la flexibilidad del elemento de retención de adhesivo 6 y la formación impredecible de la acumulación de adhesivo 12, no es posible identificar de manera positiva ninguna parte de la estructura de pala interior en la región 17. Para un técnico de NDT, la buena unión adhesiva de la figura 2a sería indistinguible de la mala unión adhesiva de la figura 2b.

Haciendo ahora referencia a la figura 3a, se muestra una vista esquemática de una sección transversal de un alma estructural 20 de ejemplo. Por simplicidad, se usan números de referencia iguales para identificar características iguales a lo largo de toda la descripción.

El alma estructural 20 comprende un elemento de alma 2 que tiene una porción de alma 3 y dos porciones de pestaña 4 ubicadas a cada lado de la porción de alma 3. Las porciones de pestaña 4 se extienden transversalmente desde la porción de alma 3. Un talón 5 está ubicado entre cada una de las porciones de pestaña 4 y la porción de alma 3. Dos extensores de pestaña 21 están integrados con las porciones de pestaña 4 por medio de una unión adhesiva. En este ejemplo, el adhesivo 9 está ubicado entre los extensores de pestaña 21 y las porciones de pestaña 4.

La porción de alma 3 y dos porciones de pestaña 4 juntas forman un alma en forma de “C”. Con la adición de los extensores de pestaña 21, esto da como resultado un conjunto de alma en forma de “I”. El talón 5 es la transición entre la porción de alma 3 y la porción de pestaña 4 y es curvo, de tal manera que tiene un radio. Para garantizar una buena trayectoria de carga entre la porción de alma 3 y la porción de pestaña 4, el radio de curvatura del talón 5 puede ser de 20 mm, por ejemplo.

La figura 3b muestra una representación esquemática del procedimiento de fabricación para formar el alma estructural

20. Se proporciona un elemento de alma 2 de material compuesto de fibra de vidrio curado junto con dos extensores

de pestaña 21 de material compuesto de fibra de vidrio curado sustancialmente plano. Los extensores de pestaña 21

pueden ser rígidos o sustancialmente rígidos. En este ejemplo, los extensores de pestaña 21 están formados por una

lámina de material compuesto de fibra de vidrio curado sustancialmente plano.

Se coloca el elemento de alma 2 sobre un molde (no mostrado) y se aplica un cordón 24 del adhesivo 9 a una superficie

externa de cada una de las porciones de pestaña 4. Se posicionan los extensores de pestaña 21 adyacentes a las porciones de pestaña 4 de tal manera que una porción 22 de los extensores de pestaña 21 sobresale más allá de los

talones 5 y alejándose de la porción de alma 3. Se aplica presión para poner los extensores de pestaña 21 en contacto

con el adhesivo 9 y para forzar que el adhesivo 9 fluya a lo largo de la extensión de las porciones de pestaña 4 de

modo que se forma una capa del adhesivo 9 entre los extensores de pestaña 21 y las porciones de pestaña 4.

Tal como se muestra en la figura 3a, se forman acumulaciones de adhesivo 10 en los bordes libres 11 de las porciones

de pestaña 4 y se forma una acumulación de adhesivo 12 en la región de los talones 5 entre el elemento de alma 2 y

los extensores de pestaña 21. En una etapa opcional, pero recomendada, se forma un perfil de cordón fino 23 en la acumulación de adhesivo 12 en la región de los talones 5. De esta manera, la forma del adhesivo 9 en esta zona, y su interferencia con los extensores de pestaña 21, los talones 5 y la porción de alma 3, puede controlarse con precisión

para evitar que se forme cualquier superficie de contacto afilada que pueda conducir a concentraciones de esfuerzos

en la pala de turbina eólica acabada. En el ejemplo mostrado en la figura 3a, la zona entre los extensores de pestaña

21 y el elemento de alma 2 en la región de los talones 5 está totalmente llena con adhesivo 9.

Una vez que el adhesivo tiene un perfil adecuado 23, se cura de modo que los extensores de pestaña 21 se integran

con las porciones de pestaña 4 del elemento de alma 2 para formar el alma estructural 20. La presión aplicada entre

los extensores de pestaña 21 y las porciones de pestaña 4 del elemento de alma 2 se mantiene durante la duración

del curado de adhesivo para garantizar mejor la integridad de la unión adhesiva.

La unión adhesiva entre las porciones de pestaña 4 y los extensores de pestaña 21 puede inspeccionarse visualmente.

Tal como puede observarse, hay una acumulación 10 del adhesivo 9 en el borde libre 11 de la porción de pestaña 4 y

una acumulación de adhesivo 12 en la región del talón 5 entre el elemento de alma 2 y los extensores de pestaña 21.

Esto indica que habrá adhesivo a lo largo de toda la anchura de la porción de pestaña 4. Además, el lugar en el que

el extensor de pestaña 21 está formado a partir de plástico reforzado con fibra de vidrio será translúcido, de modo que

también puede llevarse a cabo una inspección visual de la unión adhesiva simplemente mirando a través del extensor de pestaña 21. Estas inspecciones visuales simples pueden usarse para cualificar el uso del alma estructural 20 en el procedimiento de fabricación de pala de turbina eólica.

El adhesivo 9 que se forma en la región del talón 5 entre el elemento de alma 2 y los extensores de pestaña 21 (por ejemplo, 12 en la figura 3a) puede denominarse más generalmente “cobertura de talón” 14. La cobertura de talón 14

cubre el radio del talón 5; en particular cubre el radio externo del talón. Esta cobertura de talón 14 garantiza una buena

unión adhesiva entre el talón 5 y el extensor de pestaña 21.

La figura 4 muestra una vista esquemática del procedimiento de fabricación para un alma estructural 20 de ejemplo alternativa. En este ejemplo, en el alma estructural acabada 20, no hay adhesivo independiente 9 entre las porciones

de pestaña 4 del elemento de alma 2 y los extensores de pestaña 21. En vez de eso, los extensores de pestaña 21

están integrados con las porciones de pestaña 4 en una matriz de resina curada.

La cobertura de talón 14 se proporciona entre el elemento de alma 2 y los extensores de pestaña 21 en la región del talón 5 para proporcionar una trayectoria de transferencia de carga adecuada sin transiciones o bordes afilados.

En el ejemplo de la figura 4, se coloca un elemento de alma sin curar 2 sobre un molde (no mostrado) y se posicionan

los extensores de pestaña 21 adyacentes a las porciones de pestaña 4 del elemento de alma 2 de tal manera que una

porción 22 de los extensores de pestaña 21 sobresale más allá de los talones 5 y alejándose de la porción de alma 3.

Los extensores de pestaña 21 en este ejemplo pueden ser disposiciones de material compuesto de fibra sin curar de

fibras secas o preimpregnadas. Sin embargo, se recomienda que los extensores de pestaña 21 comprendan un material compuesto de fibra previamente curado.

Si el elemento de alma 2 comprende una disposición de material de fibra seco, se encierra el conjunto en una bolsa

de vacío y se infunde resina en la disposición de fibra antes de curar en una técnica de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM). Si el elemento de alma 2 comprende una disposición de material de fi previamente impregnado, no se requiere la etapa de infusión de resina y se cura la resina en un procedimiento de preimpregnación convencional. Durante el curado de resina, los extensores de pestaña 21 se integran con porciones de pestaña 4 del elemento de alma 2 para formar el alma estructural 20.

En el ejemplo de la figura 4, la cobertura de talón 14 puede proporcionarse como un cordón de adhesivo 9. Alternativamente, la cobertura de talón 14 puede proporcionarse como un material de relleno, integrado con resina.

Por ejemplo, cuando la cobertura de talón 14 es un cordón de adhesivo, el adhesivo 9 puede aplicarse antes de curarse la resina (en el procedimiento de VARTM o de preimpregnación) de tal manera que el adhesivo 9 está en su sitio y se cura junto con la resina. Alternativamente, el adhesivo 9 puede aplicarse después de curarse la resina. Después se cura el adhesivo 9 en una etapa independiente. Puede usarse una combinación de estos dos métodos de tal manera que parte del adhesivo 9 se aplica antes de curarse la resina y se realiza una aplicación posterior del adhesivo 9 después de curarse la resina. En cualquier caso, el adhesivo 9 se conforma preferiblemente con un perfil de cordón fino 23 para garantizar que no hay transiciones afiladas entre el adhesivo 9 y el elemento de alma 2 o los extensores de pestaña 21.

Cuando la cobertura de talón 14 es un material de relleno, esto puede incorporarse como parte de un procedimiento de VARTM. Se coloca un material de relleno, tal como una cuerda fibrosa, entre el elemento de alma 2 y el extensor de pestaña 21 en la región del talón 5. Durante la etapa de infusión de resina, se infundirá resina en el material de relleno para proporcionar la cobertura de talón 14.

Independientemente de si la cobertura de talón 14 es un cordón de adhesivo o un material de relleno infundido con resina, el resultado final es el mismo. Concretamente, una región de adhesivo o resina que cubre el radio del talón 5 y garantiza una buena unión adhesiva entre el talón 5 y el extensor de pestaña 21.

La figura 5a muestra una vista en sección transversal esquemática de un alma estructural 20 unida entre una primera 30 y segunda 31 carcasas de pala de turbina eólica. Tal como se muestra, el alma estructural 20 se une de manera adhesiva a la superficie interna de las carcasas de pala de turbina eólica 30, 31 mediante el adhesivo 9. El alma estructural 20 representada en la figura 5a corresponde al alma estructural 20 de la figura 3a. Sin embargo, se entenderá que cualquiera de las configuraciones de alma estructural descritas anteriormente puede usarse en lugar del alma estructural 20 mostrada.

La figura 5b muestra una representación esquemática de un método para unir el alma estructural 20 a las superficies internas de las carcasas de pala de turbina eólica 30, 31. En una primera etapa, se aplica un cordón 34 del adhesivo 9 a la superficie interna de la primera carcasa de pala de turbina eólica 30. Después se coloca el alma estructural 20 encima del adhesivo 9 y se aplica presión para hacer que el adhesivo 9 fluya entre el extensor de pestaña 21 y la superficie interna de la primera pala de turbina eólica 30. Bajo la acción de la presión aplicada, el adhesivo 9 forma una capa 35 entre el extensor de pestaña 21 y la superficie interna de la primera pala de turbina eólica 30. El adhesivo 9 también forma las acumulaciones 32, 33 en cada extremo libre del extensor de pestaña 21. Después se cura el adhesivo 9 manteniéndose la presión a lo largo de toda la duración del curado.

Después del curado de la unión adhesiva entre el alma estructural 20 y la primera carcasa de pala de turbina eólica 30, se aplica un cordón 36 del adhesivo 9 a la superficie más externa del extensor de pestaña 21 restante sin unir. Se coloca la segunda carcasa de pala de turbina eólica 31 encima del adhesivo 9 y se aplica presión para hacer que el adhesivo 9 fluya entre el extensor de pestaña 21 y la superficie interna de la segunda pala de turbina eólica 31. Bajo la acción de la presión aplicada, el adhesivo 9 forma una capa 35 entre el extensor de pestaña 21 y la superficie interna de la segunda pala de turbina eólica 31 y forma las acumulaciones 32, 33 en cada extremo libre del extensor de pestaña 21. Se cura el adhesivo 9 manteniéndose la presión a lo largo de toda la duración del curado.

Se ha descrito la figura 5b con respecto a un procedimiento de unión en dos etapas, en el que en primer lugar se une el alma estructural a la carcasa inferior antes de unirse a la carcasa superior. Sin embargo, también puede usarse un procedimiento de unión de una etapa en el que se une el alma estructural a ambas carcasas simultáneamente.

La figura 6a muestra una vista en sección transversal esquemática de una sección del alma estructural 20 unida y la primera carcasa de pala de turbina eólica 30 de la figura 5a. En una región 40 que se extiende a lo largo de la extensión de la porción de pestaña 4 y el extensor de pestaña 21 desde un primer borde libre 41 hasta una posición 19 inmediatamente antes del talón 5, la superficie interna 16 de la porción de pestaña 4 puede identificarse mediante análisis de NDT ya que la señal de ultrasonidos se refleja en la superficie de contacto entre la superficie interna 16 y el espacio lleno de aire en el interior de la pala. Esto se produce a una profundidad predecible/consistente (correspondiente a un tiempo de retorno de señal) de modo que puede identificarse la superficie 16 de manera positiva. La identificación positiva de esta superficie proporciona una fuerte indicación de que la región entre el extensor de pestaña 21 y la superficie interna de la primera carcasa de pala de turbina eólica 30 está llena con adhesivo y de que existe una buena unión en la región 40. Si hay cualquier porción de la región 40 en la que hay un retorno de señal anómalo a una profundidad inferior (o un tiempo de retorno de señal más corto), esto indica la existencia de una cavidad de aire en alguna parte por debajo de la superficie 16 y, por tanto, una mala unión adhesiva. No debe haber ningún defecto en la línea de unión entre la porción de pestaña 4 y el extensor de pestaña 21 ya que esto ya se ha inspeccionado visualmente tal como se describió anteriormente. Sin embargo, si hay cualquier defecto en la línea de unión entre la porción de pestaña 4 y el extensor de pestaña 21, esto se identificará mediante el análisis de NDT.

De manera similar, en la región 42 que se extiende desde un borde libre 43 de la cobertura de talón 14 hasta un segundo borde libre 44 del extensor de pestaña 21, puede identificarse una superficie interna 45 del extensor de pestaña 21 mediante análisis de NDT ya que la señal de ultrasonidos se refleja en la superficie de contacto entre la superficie interna 45 del extensor de pestaña y el espacio lleno de aire en el interior de la pala. Una vez más, esto se produce a una profundidad predecible/consistente (correspondiente a un tiempo de retorno de señal) de modo que puede identificarse la superficie 45 de manera positiva. Al igual que antes, la identificación positiva de esta superficie proporciona una fuerte indicación de que la región 42 entre el extensor de pestaña 21 y la superficie interna de la primera carcasa de pala de turbina eólica 30 está llena con adhesivo y de que, por tanto, existe una buena unión. Si hay cualquier porción de la región 42 en la que hay un retorno de señal anómalo a una profundidad inferior (o un tiempo de retorno de señal más corto), esto indica la existencia de una cavidad de aire en alguna parte por debajo de la superficie 45 y, por tanto, una mala unión adhesiva.

A diferencia de lo anterior, en la región 46 que se extiende desde la posición 19 al comienzo del talón 5 hasta el borde libre 43 de la cobertura de talón 14, no hay ninguna superficie interna que pueda identificarse de manera positiva mediante análisis de NDT por ultrasonidos. Debido a la forma curva del talón 5 y la cobertura de talón 14 en esta región, no es posible identificar de manera positiva ninguna parte de la estructura de pala interior en la región 46. Sin embargo, a la vista del hecho de que ha sido posible determinar que hay una buena unión adhesiva en las regiones 40 y 42 contiguas, es posible suponer que, con toda probabilidad, la unión también es buena en la región 46.

En contraposición, la figura 6b representa una vista en sección transversal esquemática de una sección de un alma estructural 20 unida que tiene una mala unión entre el extensor de pestaña 21 y la superficie interna de la pala de turbina eólica 30. En este caso, es posible determinar mediante análisis de NDT por ultrasonidos que la unión en la región 40 es buena y que la unión en la región 42 es mala. No es posible determinar el estado de la unión en la región 46. Dado que la unión en la región 42 es mala, esto indica que también puede haber una mala unión en la región 46; y, tal como se describió anteriormente, si la línea de unión entre el talón 5 y la carcasa de pala 8 es mala, esto puede conducir a fallo. Por tanto, dado que se sabe que la unión en la región 42 es mala, es posible evitar que la pala de turbina eólica pase un procedimiento de control de calidad y garantizar que se repara la mala unión antes de ponerse la pala en funcionamiento.

Como resultado de la configuración del alma estructural 20 y el procedimiento de fabricación descritos anteriormente, es posible tener un alto nivel de certeza de que las uniones adhesivas en la pala de turbina eólica entre el alma estructural 20 y las carcasas de pala de turbina eólica 30, 31 son robustas. Esto es porque las uniones adhesivas en el alma estructural 20 o bien son visibles o bien son adecuadas para análisis de NDT por ultrasonidos antes de unirse el alma estructural 20 en la pala de turbina eólica, y porque la unión adhesiva entre el elemento estructural 20 y las carcasas de pala de turbina eólica 30, 31 se puede examinar mediante análisis de NDT por ultrasonidos de tal manera que se proporciona un nivel suficiente de certeza de que la unión es robusta a lo largo de toda su extensión.

En los ejemplos descritos, el alma 20 está formada a partir de plástico reforzado con fibra de vidrio (GFRP). La matriz de plástico puede ser una matriz epoxídica, por ejemplo. El adhesivo usado para unir la porción de pestaña 4 al extensor de pestaña 21 puede ser un adhesivo epoxídico o de poliuretano, por ejemplo. El adhesivo usado para unir el extensor de pestaña 21 a las carcasas de pala también puede ser un adhesivo epoxídico o de poliuretano, por ejemplo. Las carcasas de pala de turbina eólica pueden estar formadas a partir de GFRP y también pueden incluir plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP).

En los ejemplos descritos anteriormente, en primer lugar se forma el alma estructural 20 como un alma en forma de “C” y, después, la adición de los extensores de pestaña da como resultado un alma en forma de “ I”. Sin embargo, también será posible usar el extensor de pestaña 21 en un único lado del alma, en vez de en ambos lados tal como se muestra en las figuras.

Tal como se describe, el extensor de pestaña 21 es un componente de material compuesto previamente curado que se une a las porciones de pestaña 4 del alma. El extensor de pestaña puede tener un grosor de entre 0,5 mm y 1 mm, preferiblemente de aproximadamente 0,8 mm. Las porciones de pestaña 4 del alma pueden tener un grosor de entre 1 mm y 5 mm, preferiblemente entre 2 mm y 3 mm. Por tanto, puede observarse que el extensor de pestaña 21 es un componente relativamente delgado que está unido a la porción de pestaña 4 como ayuda de procedimiento para unir de manera adhesiva el alma estructural 20 a la carcasa de pala. Dicho de otro modo, el extensor de pestaña no contribuye a la resistencia estructural del alma, aparte de garantizando una unión robusta entre el alma y la carcasa.

Claims

REIVINDICACIONES

Un método de uso de equipos de ensayos por ultrasonidos no destructivos para evaluar la integridad de una unión adhesiva entre un extensor de pestaña (21) de un conjunto de alma estructural (2) de una pala de turbina eólica y una carcasa (30, 31) de una pala de turbina eólica, comprendiendo el conjunto de alma estructural:

un elemento de alma (2) que tiene una porción de alma (3) y una porción de pestaña (4) que se extiende alejándose de la porción de alma (3), en el que el elemento de alma (2) comprende un talón (5) de forma sustancialmente curvilínea ubicado entre la porción de alma (3) y la porción de pestaña (4); y

un extensor de pestaña (21) integrado con la porción de pestaña (4) del elemento de alma (2), en el que una primera sección del extensor de pestaña (21) se solapa con la porción de pestaña (4) y una segunda sección (22) del extensor de pestaña (21) se extiende más allá del talón (5) y alejándose de la porción de alma (3) del elemento de alma (2);

comprendiendo el método:

usar equipos de ensayos por ultrasonidos no destructivos para identificar una primera (16) y segunda (45) superficies objetivo del conjunto de alma estructural (2), en el que la primera (16) y segunda (45) superficies objetivo están separadas una de otra por una región intermedia (46) en la que no es posible identificar de manera positiva ninguna superficie usando los equipos de ensayos por ultrasonidos no destructivos, en el que la identificación positiva de la primera (16) y segunda (45) superficies objetivo es indicativa de una unión de buena integridad en la región intermedia (46), y en el que la identificación positiva de tan sólo una, o ninguna, de las superficies objetivo (16, 45) es indicativa de una unión de mala integridad en la región intermedia (46);

en el que se identifica que la primera superficie objetivo es una superficie interna (16) de la porción de pestaña (4) del conjunto de alma estructural (2) y se identifica que la segunda superficie objetivo (45) es una superficie interna (45) del extensor de pestaña (21); y

en el que se identifica que la región intermedia (46) corresponde a las inmediaciones del talón (5) de forma sustancialmente curvilínea del conjunto de alma estructural (2).

Un método según las reivindicaciones 1, que comprende:

usar el método para evaluar la integridad de una unión adhesiva entre un primer extensor de pestaña (21) de un conjunto de alma estructural (2) de una pala de turbina eólica y una primera carcasa (30) de una pala de turbina eólica; y

usar el método para evaluar la integridad de una unión adhesiva entre un segundo extensor de pestaña (21) de un conjunto de alma estructural (2) de una pala de turbina eólica y una segunda carcasa (31) de una pala de turbina eólica.

Un método de producción de una pala de turbina eólica, comprendiendo el método:

proporcionar un alma estructural (20) que comprende:

un elemento de alma (2) que tiene una porción de alma (3) y una porción de pestaña (4) que se extiende alejándose de la porción de alma (3), en el que el elemento de alma (2) comprende un talón (5) de forma sustancialmente curvilínea ubicado entre la porción de alma (3) y la porción de pestaña (4); y

un extensor de pestaña (21) integrado con la porción de pestaña (4) del elemento de alma (2), en el que una primera sección del extensor de pestaña (21) se solapa con la porción de pestaña (4) y una segunda sección (22) del extensor de pestaña (21) se extiende más allá del talón (5) y alejándose de la porción de alma (3) del elemento de alma (2);

unir el extensor de pestaña (21) del alma estructural (20) a la superficie interna de una carcasa de pala de turbina eólica de barlovento o sotavento (3, 31) usando un adhesivo (9) para formar una unión adhesiva; y

usar equipos de ensayos por ultrasonidos no destructivos para evaluar la integridad de la unión adhesiva según el método según la reivindicación 1.

Un método de producción de una pala de turbina eólica según la reivindicación 3, en el que el extensor de pestaña (21) tiene un grosor de entre 0,5 mm y 1 mm, preferiblemente de aproximadamente 0,8 mm.

5. Un método de producción de una pala de turbina eólica según la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en el que la porción de pestaña (4) del alma tiene un grosor de entre 1 mm y 5 mm, preferiblemente entre 2 mm y 3 mm.

6. Un método de producción de una pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en el que la porción de pestaña (4) del alma es al menos el doble de gruesa que el extensor de pestaña (21). 7. Un método de producción de una pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que el elemento de alma (2) comprende dos porciones de pestaña (4).

8. Un método de producción de una pala de turbina eólica según la reivindicación 7, en el que el elemento de alma (2) tiene una sección transversal sustancialmente en forma de C.

9. Un método de producción de una pala de turbina eólica según la reivindicación 7 u 8, en el que un extensor de pestaña (21) está integrado con cada porción de pestaña (4).