ES2980562T3 - Sujeción de componentes, en particular puntas de pala de turbina eólica - Google Patents

Abstract

La presente divulgación se refiere a métodos y herramientas para manipular un componente, comprendiendo las herramientas (10) un primer asiento de sujeción (12) para recibir una primera superficie del componente y un segundo asiento de sujeción (14, 16) para recibir una segunda superficie del componente, siendo la segunda superficie opuesta a la primera superficie. La herramienta comprende además un actuador (45) para mover el primer asiento de sujeción para sujetar el componente entre el primer asiento de sujeción y el segundo asiento de sujeción con una fuerza de sujeción predeterminada, y un motor eléctrico (40) para accionar el actuador (45). La herramienta (10) comprende además un control configurado para determinar corrientes en el motor eléctrico y para controlar el motor eléctrico para proporcionar la fuerza de sujeción predeterminada en función de las corrientes determinadas. También se proporcionan métodos para determinar un nivel de corriente deseado en un motor eléctrico que acciona un actuador para sujetar un componente y métodos para controlar una fuerza de sujeción en una herramienta. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Sujeción de componentes, en particular puntas de pala de turbina eólica

[0001]La presente divulgación se refiere a herramientas para manejar un componente, en el que el componente se sujeta en la herramienta. Más en particular, la presente divulgación referida a herramientas para manejar piezas de pala de turbina eólica y, en particular, puntas de pala de turbina eólica. La presente divulgación referida además a procedimientos para controlar una fuerza de sujeción en una herramienta, y a procedimientos para determinar un nivel de corriente deseado en un motor eléctrico que acciona un actuador para sujetar un componente.

Antecedentes

[0002]Las turbinas eólicas modernas se usan comúnmente para suministrar electricidad a la red eléctrica. Las turbinas eólicas de esta clase comprenden, en general, una torre y un rotor dispuesto en la torre. El rotor, que típicamente comprende un buje y una pluralidad de palas, se pone en rotación bajo la influencia del viento sobre las palas. Dicha rotación genera un par de torsión que se transmite normalmente a través de un eje de rotor a un generador, directamente o bien a través del uso de una caja de engranajes. De esta manera, el generador produce electricidad que se puede suministrar a la red eléctrica.

[0003]Durante años ha habido una tendencia en el campo para incrementar el tamaño de las turbinas eólicas. Tanto la altura del buje como la longitud de las palas se han incrementado significativamente con los años. Actualmente, se emplean palas de más de 70 metros de longitud, incluso más de 80 metros e incluso más de 100 metros en las turbinas eólicas.

[0004]Las palas de dicha longitud son difíciles de fabricar y de transportar. En particular, para los propósitos de transporte, es conocido fabricar piezas de pala, una pieza de raíz y una pieza de punta, por separado. La pieza de raíz y la pieza de punta se pueden transportar a un emplazamiento de parque eólico por separado. A continuación, la pieza de raíz y la pieza de punta se pueden unirin situjusto antes de la instalación. Las piezas de pala pueden llevar elementos específicos que pueden encajar entre sí (por ejemplo, un acoplamiento macho - hembra) para posibilitar un ensamblaje más fácil. Por ejemplo, una de la pieza de punta y raíz puede portar un pasador alargado, que se puede insertar en un receptáculo adecuado en la otra pieza. Es conocido proporcionar una pieza con una parte del larguero que sobresale más allá de su borde. A continuación, la parte que sobresale del larguero se puede recibir y unir en la otra pieza. Después del ensamblaje de las palas, las palas se pueden elevar hacia el buje de una turbina eólica que se está erigiendo.

[0005]Por ejemplo, una pala con una longitud de aproximadamente 77 metros se puede dividir en una pieza de raíz de alrededor de 65 metros y una pieza de punta con una longitud de alrededor de 12 metros. El peso de una pieza de punta de pala de este tipo puede ser de alrededor de 1000 kg. Las dimensiones exactas de las piezas de raíz y punta variarán, por supuesto, para palas diferentes. En general, la longitud de una pieza de punta puede estar entre 5 y 20 metros. Y una pieza de punta de este tipo puede tener un peso de, por ejemplo, 500 - 2000 kg aproximadamente.

[0006]Cuando se va a unir la pieza de punta con una pieza de raíz, la pieza de raíz se puede sostener o al menos soportar parcialmente en un armazón de soporte. La pieza de punta se ha de elevar para acercarse a la pieza de raíz. Para que las piezas se unan de forma apropiada, la pieza de punta se tiene que orientar correctamente.

[0007]Las herramientas de elevación con pinzas hidráulicas son conocidas en la técnica para dichas operaciones. Sin embargo, para elevar, manipular y orientar una pieza de punta, un mecanismo hidráulico puede ser demasiado complejo y costoso.

[0008]El documento WO 2012/095112 A1 divulga una herramienta para manejar palas de turbina eólica. La herramienta incluye un bastidor que comprende medios de agarre para enganchar una superficie de pala que se pueden desplazar a lo largo del bastidor. Un medio de agarre comprende un primer cuerpo conformado como garra y un segundo cuerpo conformado como garra que juntos rodean la superficie de pala a cada lado de la circunferencia máxima de la pala en la posición enganchada. El bastidor incluye además una disposición de conexión a la que se puede conectar una grúa para levantar la herramienta con la pala de turbina eólica. El documento WO 2012/095112 A1 divulga una herramienta de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación independiente 1.

[0009]Los ejemplos de la presente divulgación proporcionan procedimientos y herramientas que manejan piezas de palas de turbina eólica y otros componentes en general. Los problemas descritos en el presente documento se refieren principalmente a palas de turbina eólica y, en particular, al manejo de puntas de palas de turbina eólica, pero en diferentes campos existen dificultades similares.

Breve explicación

[0010]En un primer aspecto de la presente divulgación, se proporciona una herramienta para manejar un componente. La herramienta comprende un primer alojamiento de pinza para recibir una primera superficie del componente, un segundo alojamiento de pinza para recibir una segunda superficie del componente, siendo opuesta la segunda superficie a la primera superficie, y un actuador para mover el primer alojamiento de pinza con respecto al segundo alojamiento de pinza para sujetar el componente entre el primer alojamiento de pinza y el segundo alojamiento de pinza con una fuerza de sujeción predeterminada. La herramienta comprende además un motor eléctrico para accionar el actuador, y un control configurado para controlar el motor eléctrico determinando corrientes en el motor eléctrico y para controlar el motor eléctrico para proporcionar la fuerza de sujeción predeterminada en base a las corrientes determinadas.

[0011]De acuerdo con este aspecto, se proporciona una herramienta para manejar un componente, que se acciona por un motor eléctrico, en lugar de por un mecanismo hidráulico. Esto hace que la herramienta se menos compleja y menos costosa. Una dificultad cuando se usa un motor eléctrico o actuador en lugar de un mecanismo hidráulico es que puede ser difícil determinar la fuerza de sujeción precisa que se está ejerciendo sobre el componente. Para operaciones adecuadas, es necesario que esta fuerza se controle con exactitud. Si la fuerza es demasiado alta, se puede dañar el componente. Si la fuerza es demasiado baja, es posible que no haya una sujeción eficaz y el componente se mueva o se caiga.

[0012]De acuerdo con este aspecto, las corrientes en el motor eléctrico se miden para determinar la fuerza de sujeción que se está aplicando realmente. Se ha descubierto que la fuerza de sujeción se puede controlar con exactitud de esta manera a diferencia de usar otros controles en base a, por ejemplo, un actuador o la velocidad del motor eléctrico.

[0013]En otro aspecto, se proporciona un procedimiento para controlar una fuerza de sujeción en una herramienta. El procedimiento comprende operar un motor eléctrico para accionar un primer asiento de sujeción con respecto a un segundo asiento de sujeción para sujetar un componente entre el primer asiento de sujeción y el segundo asiento de sujeción, y medir las corrientes en el motor eléctrico. El procedimiento incluye además operar el motor eléctrico para alcanzar un nivel de par de torsión deseado correspondiente a una fuerza de sujeción predeterminada. El nivel de par de torsión deseado se determina en base a un nivel de corriente vacío, en el que el nivel de corriente vacío es un nivel de corriente requerido para operar el motor eléctrico para accionar el primer asiento de sujeción con respecto a un segundo asiento de sujeción en ausencia del componente.

[0014]De acuerdo con este aspecto, se proporciona un procedimiento para controlar una fuerza de sujeción que puede tener en cuenta pérdidas internas variables en la herramienta. A medida que se usa una herramienta, la fricción interna en la herramienta puede variar. Por ejemplo, las piezas se pueden desgastar, y la lubricación se puede volver menos eficaz durante la vida útil de una herramienta. Durante toda la vida útil de la herramienta, la fricción interna a la que se enfrenta el asiento de sujeción puede variar. Para controlar con precisión la fuerza de sujeción real aplicada al componente, el procedimiento prevé que se determina el nivel de corriente que se requiere para operar las pinzas sin ningún componente.

[0015]En ausencia de cualquier componente, las corrientes que se medirán corresponderán sustancialmente al par de torsión eléctrico requerido para superar las pérdidas internas en una operación normal, es decir, la fuerza (corrientes) necesaria para superar las pérdidas internas. De esta manera, incluso si las pérdidas internas varían durante toda la vida útil de una herramienta, se puede aplicar la fuerza de sujeción deseada.

[0016]Aún en otro aspecto, se proporciona un procedimiento para determinar un nivel de corriente deseado en un motor eléctrico que acciona un actuador para sujetar un componente. El procedimiento comprende determinar una corriente de sujeción necesaria para proporcionar una fuerza de retención predeterminada. El procedimiento comprende además operar el motor eléctrico en una prueba, en el que la prueba comprende accionar el actuador en ausencia del componente y determinar una corriente de pérdidas internas midiendo un nivel de corriente en la prueba. A continuación, se determina el nivel de corriente deseado sumando la corriente de sujeción a la corriente de pérdidas internas.

Breve descripción de los dibujos

[0017]

La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de una turbina eólica;

la figura 2 ilustra una vista interna simplificada de un ejemplo de la góndola de la turbina eólica de la figura 1;

la figura 3 ilustra una vista isométrica de un ejemplo de una herramienta para sujetar una pieza de una pala de turbina eólica;

la figura 4 ilustra la vista trasera de la herramienta de la figura 3;

la figura 5 ilustra una vista lateral de la herramienta de la figura 3; y

la figura 6 ilustra aspectos de un ejemplo de una prueba de una herramienta de sujeción y un motor eléctrico de la herramienta de sujeción.

Descripción detallada de los ejemplos

[0018]Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance o espíritu de la invención. Por ejemplo, se pueden usar rasgos característicos ilustrados o descritos como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención abarque dichas modificaciones y variaciones como vienen dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas y de sus equivalentes.

[0019]La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de una turbina eólica 160. Como se muestra, la turbina eólica 160 incluye una torre 170 que se extiende desde una superficie de soporte 150, una góndola 161 montada en la torre 170 y un rotor 115 acoplado a la góndola 161. El rotor 115 incluye un buje rotatorio 110 y al menos una pala de rotor 120 acoplada a y que se extiende hacia fuera desde el buje 110. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el rotor 115 incluye tres palas de rotor 120. Sin embargo, en un modo de realización alternativo, el rotor 115 puede incluir más o menos de tres palas de rotor 120. Cada pala de rotor 120 puede estar espaciada alrededor del buje 110 para facilitar la rotación del rotor 115 para posibilitar que la energía cinética se transfiera desde el viento para convertirse en energía mecánica utilizable y, posteriormente, energía eléctrica. Por ejemplo, el buje 110 se puede acoplar de forma rotatoria a un generador eléctrico 162 (figura 2) situado dentro de la góndola 161 para permitir que se produzca energía eléctrica.

[0020]La figura 2 ilustra una vista interna simplificada de un ejemplo de la góndola 161 de la turbina eólica 160 de la figura 1. Como se muestra, el generador 162 se puede disponer dentro de la góndola 161. En general, el generador 162 se puede acoplar al rotor 115 de la turbina eólica 160 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 115. Por ejemplo, el rotor 115 puede incluir un eje de rotor principal 163 acoplado al buje 110 para su rotación con el mismo. A continuación, el generador 162 se puede acoplar al eje de rotor 163 de modo que la rotación del eje de rotor 163 active el generador 162. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el generador 162 incluye un eje de generador 166 acoplado de forma rotatoria al eje de rotor 163 a través de una caja de engranajes 164.

[0021]Se debe apreciar que el eje de rotor 163, la caja de engranajes 164 y el generador 162, en general, se pueden soportar dentro de la góndola 161 por un bastidor de soporte o bancada 165 situado encima de la torre de turbina eólica 170.

[0022]La góndola 161 está acoplada de forma rotatoria a la torre 170 a través del sistema de orientación 130 de manera tal que la góndola 161 pueda rotar alrededor de un eje de orientación YA. El sistema de orientación 130 comprende un rodamiento de orientación que tiene dos componentes de rodamiento configurados para rotar uno con respecto al otro. La torre 170 está acoplada a uno de los componentes de rodamiento, y la bancada o bastidor de soporte 165 de la góndola 161 está acoplado al otro componente de rodamiento. El sistema de orientación 130 comprende un engranaje anular 131 y una pluralidad de accionamientos de orientación 132 con un motor 133, una caja de engranajes 134 y un piñón 135 para engranarse con el engranaje anular 131 para rotar uno de los componentes de rodamiento con respecto al otro.

[0023]Las palas 120 están acopladas al buje 110 con un rodamiento depitch100 entre la pala 120 y el buje 110. El rodamiento depitch100 comprende un anillo interior y un anillo exterior. Una pala de turbina eólica se puede fijar al anillo de rodamiento interior o bien al anillo de rodamiento exterior, mientras que el buje está conectado al otro. Una pala 120 puede realizar un movimiento de rotación relativo con respecto al buje 110 cuando se acciona un sistema depitch107. Por lo tanto, el anillo de rodamiento interior puede realizar un movimiento de rotación con respecto al anillo de rodamiento exterior. El sistema depitch107 de la figura 2 comprende un piñón 108 que se engrana con un engranaje anular 109 proporcionado en el anillo de rodamiento interior para poner en rotación la pala de turbina eólica alrededor de un eje depitchPA.

[0024]La figura 3 ilustra una vista isométrica de un ejemplo de una herramienta para sujetar una pieza de una pala de turbina eólica. La figura 4 ilustra una vista trasera de la misma herramienta de la figura 3. Algunas piezas se han dejado por fuera de la figura para facilitar el entendimiento. Y la figura 5 ilustra una vista lateral de la herramienta de la figura 3.

[0025]La figura 3 proporciona una herramienta 10 para manejar un componente, que comprende un primer asiento de sujeción 12 para recibir una primera superficie del componente y un segundo asiento de sujeción 14 para recibir una segunda superficie del componente, siendo opuesta la segunda superficie a la primera superficie.

[0026]La herramienta 10 comprende además un actuador 45 para mover el primer asiento de sujeción 12 con respecto al segundo asiento de sujeción 14 para sujetar el componente entre el primer asiento de sujeción 12 y el segundo asiento de sujeción 14 con una fuerza de sujeción predeterminada. La herramienta también incluye un motor eléctrico 40 para accionar el actuador 45, y un control configurado para controlar el motor eléctrico 40 determinando las corrientes en el motor eléctrico 40 y controlar el motor eléctrico 40 para proporcionar la fuerza de sujeción predeterminada en base a las corrientes determinadas.

[0027]Midiendo las corrientes o el nivel de corriente en el motor, se puede determinar la fuerza de sujeción eficaz. El nivel de las corrientes en el motor indicó el nivel de par de torsión eléctrico requerido para accionar el motor eléctrico y, por tanto, el nivel de par de torsión eléctrico requerido para accionar el asiento de sujeción. Se puede controlar una fuerza de sujeción controlando de forma adecuada el par de torsión eléctrico en el motor.

[0028]En este ejemplo específico, la herramienta 10 puede comprender un tercer asiento de sujeción 16 para recibir la segunda superficie de la pieza de la pala de turbina eólica. En ejemplos no ilustrados se podría proporcionar un cuarto asiento de sujeción. El cuarto asiento de sujeción también se podría accionar por un actuador y se podría configurar para entrar en contacto con la misma superficie que el primer asiento de sujeción. Y en este ejemplo específico, la herramienta 10 se puede configurar para manejar una pieza de una pala de turbina eólica y, en particular, una punta de pala de turbina eólica.

[0029]En este ejemplo específico se puede enganchar una superficie de succión de una pieza de pala de turbina eólica por el primer asiento de sujeción 12. La superficie de presión de la pieza de pala de turbina eólica se puede enganchar por los segundo y tercer asientos de pinza 14, 16. Sujetando la pieza de pala de turbina eólica entre los asientos de pinza, se puede manipular la pieza. En otros ejemplos que usan piezas de pala, el primer asiento de sujeción puede enganchar en su lugar la superficie de presión, y el segundo asiento de sujeción (y opcionalmente un tercer asiento de sujeción) puede enganchar la superficie de succión.

[0030]En una operación para montar la pieza de punta de una pala en una pieza de raíz, la herramienta 10 se puede elevar por una grúa. La pieza de punta se puede sujetar por la herramienta y la herramienta (y con ella la pieza de punta) se puede acercar a la pieza de raíz. Durante el proceso de ensamblaje, la pieza de punta, por tanto, se puede soportar de forma segura en la herramienta. La fuerza de sujeción no debe ser demasiado alta porque se podría dañar la punta de pala de turbina eólica. Al mismo tiempo, la fuerza de sujeción debe ser suficientemente alta como para asegurarse de que la punta de pala está sujetada eficazmente y no se puede caer de la herramienta.

[0031]En algunos ejemplos, se puede configurar el control para determinar las corrientes eléctricas en el motor eléctrico 40 provocadas por la fricción interna en la herramienta 10. Determinando la fricción interna en la herramienta 10, se puede controlar con más exactitud la fuerza de sujeción.

[0032]En algunos ejemplos, las corrientes eléctricas en el motor eléctrico provocadas por la fricción interna en la herramienta se pueden determinar operando el motor eléctrico en ausencia del componente (en este ejemplo, la punta de pala de turbina eólica). En ausencia del componente, las corrientes en el motor se corresponderán sustancialmente con las corrientes necesarias para superar la resistencia y la fricción en la herramienta. En la operación normal, una parte de la resistencia experimentada por los asientos de pinza (y, por tanto, una parte de las corrientes medidas en el motor) no se debe a la sujeción real del componente, sino más bien se debe a las pérdidas internas en la herramienta. Para controlar de forma muy precisa la fuerza de sujeción que se aplica a la pala de turbina eólica, se pueden restar, por lo tanto, las corrientes provocadas por pérdidas internas de las corrientes medidas para dar una indicación de la fuerza de sujeción aplicada.

[0033]En el ejemplo divulgado específicamente, el actuador para mover el primer asiento de sujeción 12 es un husillo roscado 45 dispuesto en una tuerca. Rotando el husillo roscado 45, puede sobresalir del alojamiento 49, o se puede retraer en él. La posición del asiento de sujeción 12 se puede determinar, por tanto, accionando el husillo roscado. Accionando el husillo 45 se puede controlar la posición relativa del primer asiento de sujeción 12 con respecto al segundo y tercer asientos de sujeción 14, 16.

[0034]Un husillo se puede considerar en el presente documento como una varilla o pasador que sirve de eje que gira cuando se acciona. Una tuerca se puede considerar en el presente documento como un componente que tiene un orificio roscado.

[0035]En el ejemplo específico de la figura 1, el asiento de sujeción superior 12 se acciona, mientras que los asientos de sujeción inferiores 14 y 16 permanecen fijos en su lugar. Sin embargo, se debe aclarar que en otros ejemplos, esto podría ser a la inversa. También se debe aclarar que en otros ejemplos se pueden variar otros mecanismos para controlar la posición de un asiento de sujeción con respecto a otro.

[0036]En algunos ejemplos, la herramienta 10 puede comprender un bastidor 18 que incluye uno o más accesorios de elevación 31,32 y 33 para elevar la herramienta. Los accesorios de elevación 31,32, 33 se pueden configurar para elevarse con una grúa. Los accesorios de elevación pueden comprender enganches, ganchos, ojales metálicos o cualquier otro elemento fijador para su fijación a ganchos montados en líneas de grúa. En este ejemplo específico de la figura 1, los accesorios de elevación 31, 32 son ojales metálicos y el accesorio de elevación 33 es un eje.

[0037]En algunos ejemplos, al menos uno de los accesorios de elevación es móvil con respecto al bastidor. En este ejemplo específico, el accesorio de elevación 33 puede ser un eje sobre un deslizador móvil 34. El deslizador móvil 34 se puede guiar a lo largo de una viga longitudinal 22 de una parte superior 21 del bastidor 18.

[0038]La herramienta 10 puede comprender además un actuador de accesorio de elevación 36 para controlar una posición del accesorio de elevación móvil 33. En este ejemplo, el deslizador 34 se puede accionar hacia delante y hacia atrás accionando el motor 38. El motor 38 a través de una transmisión adecuada puede accionar el husillo roscado 36. El husillo roscado 36 se puede montar de forma rotatoria en una tuerca en el deslizador 34. Rotando el husillo 36, se puede variar la posición del deslizador 34 con respecto a la viga 22.

[0039]Poder variar y controlar la posición de uno o más de los accesorios de elevación puede tener el efecto de adaptar la posición del accesorio de elevación con respecto a un centro de gravedad. Cuando se eleva la herramienta sin una punta de pala de turbina eólica en su interior, el centro de gravedad estará en una posición diferente que cuando la punta de pala de turbina eólica se lleva en su interior. El centro de gravedad variará tanto en la dirección longitudinal (en este caso definida como paralela a la viga longitudinal 22) como en la dirección transversal (en este caso definida como paralela a la viga transversal 24 y que coincide sustancialmente con una longitud de una punta de pala de turbina eólica cuando se monta en la herramienta). La posición longitudinal del accesorio de elevación 33 se puede variar para adoptarse a diferentes situaciones y asegurarse de que la herramienta se puede sostener en una posición deseable, por ejemplo, sustancialmente horizontal. El desplazamiento relativo del accesorio 33 que puede ser necesario variará para diferentes palas con diferentes tamaños.

[0040]Una operación de ajuste de la posición del accesorio de elevación con respecto al bastidor se puede llevar a cabo en algunos ejemplos cuando el componente apenas se ha elevado, es decir, justo por encima del nivel del suelo. La herramienta con el componente se puede elevar cuidadosamente, y a medida que se produce la elevación, la herramienta tendrá tendencia a rotar alrededor de un eje transversal. Ajustando la posición del accesorio de elevación 33, una rotación de este tipo se puede controlar y contrarrestar. En otros ejemplos, ajustar la(s) posición/posiciones del/de los accesorio(s) de elevación se puede llevar a cabo elevando, por ejemplo, a una altura operativa o cuando la herramienta todavía está situada en el suelo.

[0041]En operación, puede ser deseable o se puede requerir un poco de rotación hacia delante o hacia atrás alrededor del eje transversal ("basculante") para un ensamblaje más fácil de la punta de pala en la raíz de pala. Se pueden proporcionar elementos de eslinga 70 en la parte trasera del bastidor 20. Las eslingas se pueden hacer pasar a través de las aberturas y tirando de las eslingas hacia arriba o liberándolas hacia abajo, se puede proporcionar un control preciso de la basculación. Las eslingas o cables se pueden fijar de forma alternativa o adicionalmente a enganches 73, 75 dispuestos en un lado opuesto de la herramienta, es decir, en o cerca de la parte frontal.

[0042]Adicionalmente o de forma alternativa, elpitcheodel componente (es decir, la rotación alrededor de su eje longitudinal) se puede lograr proporcionando un elevador de cadena suspendido de una grúa, y en el que los cables del elevador de cadena se pueden fijar en dos puntos diferentes en la parte superior del bastidor. Opcionalmente, en el caso de una pieza de pala, un primer punto se puede localizar en uso hacia o en frente del borde de ataque de la pieza de pala y un segundo punto se puede localizar hacia o detrás del borde de salida. Operando el elevador de cadena, se puede variar el ángulo depitchde la pala.

[0043]Aún otra opción alternativa o adicional para proporcionarpitcheose proporciona moviendo de manera activa uno o más accesorios de elevación a medida que se sostiene el componente en la herramienta. En este ejemplo particular, el accesorio de elevación 33 se puede mover linealmente por el actuador 36 como se ha expuesto antes. Moviendo el accesorio de elevación, la herramienta (y el componente) en el mismo rotará hasta alcanzar un nuevo equilibrio.

[0044]El bastidor 18 puede comprender una base 20 que lleva uno de los primer y segundo asientos de sujeción y un bastidor superior 21 que lleva los accesorios de elevación. La herramienta puede comprender además un bastidor central 19 que lleva el otro de los primer y segundo asientos de sujeción. El bastidor central puede comprender brazos paralelos 23. Una pluralidad de vigas transversales 63, 65, 67 y 69 (que se pueden observar en particular en las figuras 4 y 5) se pueden extender desde un lado de la herramienta al otro y proporcionar suficiente resistencia y rigidez. La viga transversal 65 que se extiende entre los brazos 23 puede llevar uno de los asientos de sujeción con el sistema de actuador y accionamiento correspondiente.

[0045]El bastidor superior 21 puede incluir una viga de soporte 26 que está montada de forma rotatoria con respecto a la base 20, y uno o más brazos 22, 24 montados en la viga de soporte 26 y que llevan los accesorios de elevación. La herramienta puede comprender además un actuador de bastidor superior 54 para controlar la orientación de la viga de soporte 26 con respecto a la base 20 del bastidor.

[0046]La viga de soporte 26 puede ser sustancialmente vertical y se puede montar en un basculante 58 (que se puede observar en particular en la figura 4) de modo que puede rotar alrededor de un eje sustancialmente horizontal con respecto a la base 20. Un motor 50, a través de una transmisión adecuada (tren de engranajes) 52, puede accionar el husillo 54. El husillo 54 está montado de forma roscada en la tuerca 60 que está fijada a la viga de soporte vertical 26. Accionando el motor, se puede variar la distancia de la tuerca 60 con respecto a la transmisión 52. Variando la distancia, se puede variar la orientación de la viga de soporte 26 con respecto a la vertical. Se puede variar, por tanto, la orientación relativa entre la base 20 y la parte superior 21 y, por tanto, la disposición descrita puede asegurar que las puntas de pala se puedan sostener en una orientación adecuada según sea necesario. Además, si se usan palas y puntas de pala de tamaños diferentes, el control de la viga de soporte vertical 26 permite la rotación según sea necesario.

[0047]También en este aspecto del control de la orientación de la herramienta, de forma alternativa o adicionalmente, se puede usar un elevador de cadena suspendido de una grúa. Controlando de manera activa las líneas del elevador de cadena en diversos puntos de fijación, se puede incrementar el control de orientación de la herramienta.

[0048]En algunos ejemplos, uno o más de los asientos de sujeción 12, 14 y 16 se pueden montar de forma liberable en la herramienta. Se pueden proporcionar diversos kits de asientos de sujeción para adaptarse a diferentes palas. Por ejemplo, se pueden variar la longitud, ancho y curvatura interna en diferentes kits para adaptarse a diferentes curvaturas en la superficie de presión y/o de succión de las piezas de pala de turbina eólica.

[0049]En algunos ejemplos, los asientos de sujeción 12, 14, 16 pueden tener un acolchado para evitar daños a las superficies del componente que se está manejando y para proporcionar suficiente fricción para sostener eficazmente un componente. El acolchado se puede hacer de, por ejemplo, poliuretano.

[0050]En el ejemplo específico de la figura 3, el primer asiento de sujeción o superior 12 es rotatorio alrededor de dos ejes perpendiculares 57 y 59 con respecto a la placa base 53 que se acciona por el husillo 45. El asiento de sujeción 12, por tanto, se puede adaptar a pequeñas variaciones en los componentes que se van a elevar o a pequeñas variaciones en las partes de los componentes donde tiene lugar la sujeción. Se pueden proporcionar resortes 55 o elementos elásticos alternativos para proporcionar tención al asiento de sujeción 12 de modo que cualquier rotación o movimiento del asiento de sujeción 12 se absorba adecuadamente.

[0051]La placa base 53 del primer asiento de sujeción 12 en este ejemplo específico se puede guiar en guías lineales, por ejemplo, dos guías lineales verticales 46 y 48 de modo que el desplazamiento del asiento de sujeción 12 sea más preciso y se puedan absorber las cargas cortantes. Dichas guías también pueden evitar la rotación libre de la placa base 53 y de todo el asiento de sujeción.

[0052]Se puede observar que la base 20 puede comprender además un amortiguador 13 con absorción de impacto adecuada (por ejemplo, acolchado protector) para evitar daños al componente una vez que está dispuesto en el interior de la herramienta. El amortiguador 13 también puede servir como referencia para situar correctamente un componente dentro de la herramienta.

[0053]Desde la vista trasera de la figura 4, se puede observar que la base 20 puede comprender además camisas 21 para recibir una horquilla de un montacargas de horquilla. La herramienta 20, por tanto, se puede transportar y mover fácilmente según sea necesario. Se pueden proporcionar rodillos 15 en la parte frontal de la herramienta para evitar daños a los componentes que se van a elevar y a otros objetos cercanos. Por ejemplo, se pueden apilar las puntas de pala de turbina eólica en un bastidor unas encima de otras y se pueden elevar desde el bastidor una después de otra. En una maniobra de aproximación a las puntas de pala, los rodillos o ruedas 15 pueden servir como amortiguador para la absorción de impactos y evitar daños a las puntas de pala.

[0054]En un aspecto, se proporciona un procedimiento para controlar una fuerza de sujeción en una herramienta. Este procedimiento se puede ilustrar con referencia, por ejemplo, a la figura 6.

[0055]Para controlar una fuerza de sujeción en una herramienta, se puede operar un motor eléctrico 40 para accionar un primer asiento de sujeción 12 con respecto a un segundo asiento de sujeción 14, 16 para sujetar un componente entre el primer asiento de sujeción 12 y el segundo asiento de sujeción 14, 16. Durante la operación se pueden medir las corrientes en el motor eléctrico 40, y se puede operar el motor eléctrico 40 para alcanzar un nivel de corriente deseado correspondiente a una fuerza de sujeción predeterminada. El nivel de corriente deseado se determina en base a un nivel de corriente vacío, en el que el nivel de corriente vacío es un nivel de corriente requerido para operar el motor eléctrico para accionar el primer asiento de sujeción con respecto a un segundo asiento de sujeción en ausencia del componente.

[0056]Se puede determinar un nivel de corriente vacío en una prueba antes de operar el motor eléctrico para sujetar el componente. Opcionalmente, se puede realizar la prueba antes de cada operación para sujetar el componente.

[0057]En una calibración de la herramienta, que se puede llevar a cabo periódicamente, por ejemplo, una vez al año, se puede determinar una corriente nominal (es decir, una corriente máxima en operación normal del motor eléctrico) así como un nivel de corriente en el motor que corresponda a la fuerza de sujeción deseada.

[0058]Antes de cada operación de la herramienta, se puede llevar a cabo una prueba de la herramienta, en la que se impulsa el primer asiento de sujeción hacia el segundo asiento de sujeción sin que esté montado un componente entre ellos. Las corrientes medidas en el motor en la prueba corresponderán a la energía de accionamiento y par de torsión necesarios para desplazar simplemente el asiento de sujeción. El nivel de par de torsión o corriente requerido en esta prueba puede variar debido a pérdidas y fricción internas variables en la herramienta. Dicha fricción y pérdidas internas se pueden producir en el motor eléctrico, en la transmisión entre el motor eléctrico y el actuador y también, por ejemplo, en el actuador. En el ejemplo ilustrado, el actuador es el husillo. Tanto en el husillo accionado por el motor como entre el husillo y la extremidad reforzada se producen pérdidas. Estas pérdidas variarán en particular como resultado del desgaste de los componentes.

[0059]Una prueba para determinar el nivel de corriente vacío (el nivel de corriente cuando la herramienta está vacía) puede determinar de forma fiable las pérdidas internas en cada instante de tiempo. Si la fricción y las pérdidas internas son demasiado altas, puede ser que el motor eléctrico no pueda proporcionar suficiente fuerza de sujeción. Por ejemplo, si la corriente nominal menos el nivel de corriente vacío es menor que el nivel de corriente necesario para la fuerza de sujeción, se podría inhibir la operación de la herramienta.

[0060]Se puede proporcionar un umbral (I<umbral>) para inhibir la operación por la siguiente ecuación:lumbral=Inom-Isujeción, en la que I<nom>es una corriente nominal del motor eléctrico, e I<sujeción>es un nivel de corrientes necesario para proporcionar la fuerza de sujeción predeterminada.

[0061]Si no se inhibe la operación de la herramienta (es decir, se puede proporcionar suficiente fuerza de sujeción), se puede tener en cuenta el nivel de corriente vacío para determinar, para cada operación, el nivel de corriente deseado correspondiente a la fuerza de sujeción predeterminada.

[0062]Con referencia a la figura 6, I<0>puede corresponder al nivel de corriente vacío al principio de la vida útil de la herramienta. A medida que se usa la herramienta, y los componentes se desgastan, el nivel de corriente vacío se puede incrementar. En cualquier punto en el tiempo el margen entre la corriente nominal I<nom>e I<vacío>es el margen del motor para proporcionar suficiente fuerza de sujeción. Este margen puede ser el más alto en t=0 y, por lo tanto, en ese punto en el tiempo se puede proporcionar la máxima fuerza de sujeción. Cuando I<vacío>alcanza el nivel de I<umbral>, el motor ya no puede proporcionar I<sujeción>y se puede inhibir la operación. Cuando este es el caso, la herramienta puede estar al final de su vida útil o puede necesitar alguna reparación o mantenimiento para reducir las pérdidas internas.

[0063]Un procedimiento para determinar un nivel de corriente deseado en un motor eléctrico que acciona un actuador para sujetar un componente se ha ilustrado en el presente documento. El procedimiento puede comprender determinar una corriente de sujeción necesaria para proporcionar una fuerza de retención predeterminada. Una corriente de sujeción de este tipo se puede determinar, por ejemplo, en una calibración de la herramienta.

[0064]El procedimiento puede comprender además operar el motor eléctrico en una prueba, en el que la prueba comprende accionar el actuador en ausencia del componente y determinar una corriente de pérdidas internas midiendo un nivel de corriente en la prueba. A continuación se puede determinar el nivel de corriente deseado (en operación normal) sumando la corriente de sujeción a la corriente de pérdidas internas.

[0065]La presente divulgación también se refiere a procedimientos para manejar un componente y, en particular, una pieza de pala de turbina eólica, usando una herramienta de acuerdo con cualquiera de los ejemplos divulgados en el presente documento. En el presente documento, manejar puede incluir sostener y/o mover y/u orientar y/o elevar.

[0066]La presente divulgación también se refiere a procedimientos para ensamblar una pala de turbina eólica, que comprenden situar una pieza de raíz de pala, opcionalmente sobre un armazón. A continuación, los procedimientos pueden comprender elevar y sostener una punta de pala de turbina eólica usando una herramienta de acuerdo con cualquiera de los ejemplos divulgados en el presente documento. Los procedimientos pueden comprender además acercar la pieza de punta de pala a la pieza de raíz de pala mientras la pieza de punta de pala está sostenida en una herramienta de este tipo. Los procedimientos pueden comprender, a continuación, unir la pieza de punta de pala a la pieza de raíz de pala. En algunos ejemplos, la pieza de punta de pala y la pieza de raíz de pala pueden comprender conectores macho y hembra para unir las piezas. En algunos ejemplos, los procedimientos pueden incluir rotar la pieza de punta de pala con respecto a la pieza de raíz de pala antes de su unión. La rotación puede ser alrededor del eje longitudinal de la pala (es decir,"pitcheo")o un eje transversal o un eje sustancialmente vertical. Las rotaciones se pueden llevar a cabo de acuerdo con cualquiera de los ejemplos divulgados en el presente documento y se pueden llevar a cabo antes, durante o después de aproximarse a la pieza de raíz de pala. La elevación puede incluir elevación por una grúa.

[0067]La presente divulgación también se refiere a kits para manejar piezas de pala de turbina eólica. Los kits pueden comprender una herramienta de acuerdo con cualquiera de los ejemplos divulgados en el presente documento y uno o más conjuntos de asientos de sujeción para montarse de forma extraíble sobre la herramienta. Los conjuntos de asientos de sujeción pueden incluir al menos un primer asiento de sujeción para sujetar una primera superficie de pala y un segundo asiento de sujeción para sujetar una segunda superficie de pala opuesta. Un conjunto de asientos de sujeción también puede incluir un tercer asiento de sujeción como se divulga en el presente documento previamente. Los primer y segundo asientos de sujeción se pueden configurar para sujetar una pieza de punta de una pala de turbina eólica específica. Los kits pueden comprender además un conjunto de asientos de sujeción configurados para sujetar una pieza de punta de una pala de turbina eólica diferente. Los asientos de sujeción montados en una herramienta se pueden sustituir por otros cada vez que se vaya a manejar una pala (punta) diferente.

[0068]Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo los modos de realización preferentes, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención está definido por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos que se les ocurrirán a los expertos en la técnica. Se pretende que dichos otros ejemplos estén dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones. Si los signos de referencia relacionados con los dibujos se colocan entre paréntesis en una reivindicación, son únicamente para intentar incrementar la inteligibilidad de la reivindicación y no se interpretarán como limitantes del alcance de la reivindicación.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Una herramienta (10) para manejar un componente, que comprende:

un primer asiento de sujeción (12) para recibir una primera superficie del componente

un segundo asiento de sujeción (14, 16) para recibir una segunda superficie del componente, siendo opuesta la segunda superficie a la primera superficie,

un actuador (45) para mover el primer asiento de sujeción (12) con respecto al segundo asiento de sujeción (14, 16) para sujetar el componente entre el primer asiento de sujeción y el segundo asiento de sujeción con una fuerza de sujeción predeterminada,

un motor eléctrico (40) para accionar el actuador (45), estando la herramientacaracterizada porque comprende además:

un control configurado para determinar las corrientes en el motor eléctrico y para controlar el motor eléctrico para proporcionar la fuerza de sujeción predeterminada en base a las corrientes determinadas.

2. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el control está además configurado para determinar las corrientes eléctricas en el motor eléctrico (40) provocadas por fricción interna en la herramienta.

3. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 2, en la que el control está configurado para determinar las corrientes eléctricas en el motor eléctrico (40) provocadas por fricción interna en la herramienta operando el motor eléctrico en ausencia del componente.

4. La herramienta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en la que el actuador (45) para mover el primer asiento de sujeción (12) es un husillo roscado dispuesto en una tuerca.

5. La herramienta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, que comprende un tercer asiento de sujeción (16) para recibir la segunda superficie de la pieza de la pala de turbina eólica.

6. La herramienta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, que comprende además un bastidor (18), e incluyendo el bastidor uno o más accesorios de elevación (31, 32, 33) para elevar la herramienta.

7. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 6, en la que al menos uno de los accesorios de elevación (33) es móvil con respecto al bastidor y, opcionalmente, que comprende un actuador de accesorio de elevación (36) para controlar una posición del accesorio de elevación móvil.

8. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 6, en la que el bastidor comprende

una base (20) que lleva uno de los primer y segundo asientos de sujeción,

un bastidor superior (21) que lleva los accesorios de elevación.

9. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 8, en la que el bastidor superior (21) incluye una viga de soporte (26) que está montada de forma rotatoria con respecto a la base, y uno o más brazos (22, 24) montados en la viga de soporte (26) y que llevan los accesorios de elevación.

10. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 9, y que comprende además un actuador de bastidor superior (54) para controlar una orientación de la viga de soporte con respecto a la base del bastidor.

11. La herramienta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 - 10, en la que la herramienta está configurada para manejar una pieza de una pala de turbina eólica y, opcionalmente, está configurada para manejar una punta de pala de turbina eólica.

12. Un procedimiento para controlar una fuerza de sujeción en una herramienta (10),

operando un motor eléctrico (40) para accionar un primer asiento de sujeción (12) con respecto a un segundo asiento de sujeción (14) para sujetar un componente entre el primer asiento de sujeción (12) y el segundo asiento de sujeción (14),

midiendo corrientes en el motor eléctrico (40), y

operando el motor eléctrico (40) para alcanzar un nivel de par de torsión eléctrico deseado correspondiente a una fuerza de sujeción predeterminada,

en el que el nivel de par de torsión eléctrico deseado se determina en base a un nivel de corriente vacío, en el que el nivel de corriente vacío es un nivel de corriente requerido para operar el motor eléctrico para accionar el primer asiento de sujeción con respecto a un segundo asiento de sujeción en ausencia del componente.

13. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que el nivel de corriente vacío se determina en una prueba antes de operar el motor eléctrico (40) para sujetar el componente.

14. El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12, en el que la prueba se realiza antes de cada operación para sujetar el componente.

15. El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 - 14, en el que se inhibe la operación del motor eléctrico (40) si el nivel de corriente vacío está por encima de un umbral predeterminado (I<umbral>).