MX2012009184A - Metodo para producir aspas de rotor de plantas de energia eolica y un aspa de rotor de planta de energia eolica. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un aspa de rotor de planta de energía eólica. Para permitir la producción más eficiente con un alto nivel de calidad se proponen las etapas siguientes: proporcionar al menos un molde, colocar en el molde un compuesto de fibras en capas con al menos un núcleo, en donde el núcleo tiene una parte superior con porciones de primer canal y una parte inferior con porciones de segundo canal así como también porciones de conexión entre las porciones de canal primera y segunda, alimentar resma, en particular a través de las porciones de canal primera y/o segunda hasta que el compuesto de fibras en capas queda suficiente impregnada.

Description

METODO PARA PRODUCIR ASPAS DE ROTOR DE PLANTAS DE ENERGIA EOLICA Y UN ASPA DE ROTOR DE PLANTA DE ENERGIA EOLICA Descripción de la Invención La presente invención se refiere a un proceso pára la producción de aspas de rotor de plantas de energía eólica, y a un aspa de rotor de plantas de energía eólica.

Debido a que las aspas de rotor de plantas de energía eólica, que frecuentemente se encuentran en forma de piezas de material compuesto con fibras, regularmente están expuestas durante años al clima y también a condiciones meterológicas extremas, también las deben de poder resistir. Por un lado, esta es una condición ligada a la concepción de las aspas de rotor, pero por el otro lado, en correspondencia con ello,, las aspas de rotor realmente deben disponer de adecuadas propiedades del material. De ello resulta que la forma constructiva con material compuesto con fibras es la que permite . la elaboración de componentes duraderos y resistentes a las cargas. De allí surge que típicamente las aspas para rotores de plantas de energía eólica se elaboran de acuerdo con un método de infusión al vacío. Para ello, empleando una bomba y un sistema de mangueras para la elaboración, en un molde se colocan esteras de fibra de vidrio, así como un núcleo de espuma endurecida o de madera balsa, que se impregnan al vacío con una resina. De esta Ref.:232991 manera, el aspa de rotor presenta un elemento de núcleo y resina epoxi reforzada con fibra de vidrio sobre ambas caras del núcleo, en una forma constructiva tipo emparedado.

Típicamente, la resina se infunde por medio de un proceso de infusión o proceso de inyección al vacío. Es posible preveer una película para producir un vacío por debajo de la película. El vacío es particularmente preferible porque conduce a una mejor distribución de la resina. Usualmente se prevé la colocación de una ayuda de fluencia entre el núcleo y las otras capas de la estructura en capas. La ayuda de fluencia sirve para que la resina se pueda distribuir con rapidez, de manera que el material del aspa de rotor se impregné de manera uniforme.

En O 2009/003477 Al se describe un método para la elaboración de un aspa de rotor. Para ello se emplea un núcleo que presenta acanaladuras en una o en ambas caras. Las acanaladuras en el núcleo deben servir para poder flexionar mejor el núcleo.

Uno de los objetivos de la presente invención consiste en proporcionar un proceso para la fabricación de piezas constructivas de material compuesto con fibras, y en particular aspas de rotor para plantas de energía eólica, que permita una fabricación más económica con una alta calidad uniforme.

Este problema se soluciona mediante un proceso de conformidad con la reivindicación 1, y. por medio de un aspa de rotor para plantas de energía eólica de conformidad con la reivindicación 3.

De esta manera se provee un proceso para la fabricación de un aspa para rotor de una planta de energía eólica o de una pieza constructiva de material compuesto con fibras. Para ello se prevé por lo menos un molde, y en el mínimo de un molde se coloca un compuesto de fibras en capas con por lo menos un núcleo. El núcleo presenta una parte superior con primeras secciones de canales, y una parte inferior con segundas secciones de canales, así como secciones de comunicación entre las primeras y las segundas secciones de canales. Las primeras y las segundas secciones de canales se alternan entre sí. La resina puede suministrarse en particular a través de las primeras y/o a través de las segundas secciones de canales hasta que el compuesto de fibras en capas está suficientemente impregnado.

De esta manera se puede proveer un proceso para la fabricación de aspas de rotor de plantas de energía eólica, en la que no son necesarias las ayudas para favorecer la fluencia.

De conformidad con un aspecto de la presente invención, el suministro de resina tiene lugar a través de un proceso de inyección al vacío.

La presente invención se refiere además a un aspa de rotor de una planta de energía eólica, o una pieza constructiva de material compuesto con fibras que tiene por lo menos un núcleo que presenta una primera cara y una segunda cara. En la primera cara se proporciona por lo menos una primera sección de canal, y en la segunda cara se proporciona por lo menos una segunda sección de canal. Además se proporcionan -secciones de conexión en las zonas de transición de las primeras y las segundas secciones de canal.

De conformidad con un aspecto de la presente invención, la primera y la segunda sección de canal se alternan entre sí a lo largo de la longitud del núcleo.

De conformidad con otro aspecto de la presente invención, las primeras y las segundas secciones de canal están fresadas en el núcleo.

La invención se refiere al concepto de crear por . lo menos un canal en el núcleo, o bien en el material del núcleo de un aspa para rotor de una planta de energía eólica o de una pieza constructiva de material compuesto con fibras. Para ello se configura un canal al menos parcialmente sobre la cara superior y al menos un canal al menos parcialmente sobre la cara inferior, donde entre las secciones de canal de la cara superior y el canal de la cara inferior se crea una sección de conexión. Por ejemplo, esto se puede efectuar mediante un orificio pasante en la zona de la intersección de los canales de la cara superior y la cara inferior. Pero esto también puede lograrse, p.e., a través del ajuste de la profundidad de los canales. Sí la misma se ajusta de manera que sea un poco mayor que la mitad del espesor del material, en la zona de solapamiento de los canales de la cara superior y la cara inferior resultan automáticamente pasos, es decir conexiones, entre ambos canales. Ahora la resina puede ser suministrada al canal o a los canales. A raíz de la comunicación en las intersecciones de los canales ubicados en la cara superior y en la cara inferior, la resina puede distribuirse de manera uniforme sobre la totalidad de la longitud del canal, y con ello a lo largo de todo el material del núcleo, o bien de todo el compuesto de fibras en capas.

Para suministrar la resina se puede prever tanto en la cara superior como en la cara inferior un canal de colada, es decir una conexión para el suministro de resina. Para ello, los canales de colada pueden estar provistos, por ejemplo, en los extremos externos de los canales.

Si en la pieza constructiva de material compuesto con fibras unidas existen varios núcleos con canales, en las junturas entre los núcleos puede preverse un fresado transversal al efecto de crear una comunicación de los canales entre sí.

De conformidad con un aspecto de la invención, los canales se crean por fresado en los núcleos. De este modo, los canales se pueden elaborar por medio de procedimientos conocidos y probados que se dominan con seguridad. Aquí, los canales pueden producirse durante la elaboración de los núcleos, de manera que los núcleos se pueden colocar en el molde como productos semi-elaborados terminados.

Además, con el empleo de resina desgasificada puede realizarse un aspa de rotor de alta resistencia en razón de que la resina está libre de burbujas de gas, como por ejemplo inclusiones de aire.

Otras modalidades de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

Haciendo referencia a las figuras, a continuación se explican en mayor detalle otras ventajas y modalidades ejemplares de la invención.

La Figura 1 muestra en perspectiva. una representación esquemática de un elemento de núcleo de un aspa de rotor de una planta de energía eólica, de conformidad con una primera modalidad, La Figura 2 muestra una vista en planta superior simplificada de un elemento de núcleo como el mencionado, y La Figura 3 muestra una representación esquemática de una planta de energía eólica de conformidad con la invención .

La figura 1 muestra una representación esquemática en perspectiva de un núcleo de una pieza constructiva de material compuesto con fibras, como por ejemplo un aspa de rotor de una planta de energía eólica, de conformidad con una primera modalidad. El núcleo 100 presenta una cara 101 superior (primera cara) , y una cara 102 inferior (segunda cara) . En la cara 101 superior se producen varias primeras secciones 110 de canal, y en la cara 102 inferior ,se proveen varias segundas secciones 120 de canal, por ejemplo formadas por fresado. En las zonas de solapamiento o bien intersección entre las primeras y segundas secciones 110, 120 de canales pueden proveerse secciones 130 de comunicación, por ejemplo en forma de orificios 130 pasantes. De esta manea se provee un canal continuo consistente en primeras secciones de canal, segundas secciones de canal y secciones 110, 120, 130 de comunicación. Si las secciones 110, 120 de canal se realizan con profundidad algo mayor que la mitad del espesor del material, resulta automáticamente una comunicación en la zona de intersección de estas secciones 110, 120 de canales. El núcleo puede estar conformado como una placa sólida.

Por esta razón, el canal se extiende parcialmente sobre la cara 101 superior y parcialmente sobre la cara 102 inferior. En particular el canal se extiende alternadamente sobre la cara 101 superior y sobre la cara 102 inferior, pero mediante las comunicaciones 130 se puede configurar continuo. Por ejemplo, a través de un método de infusión al vacío, en este canal puede introducirse una resina epoxi reforzada con fibra de vidrio, la que desde el canal se distribuye extendiéndose hasta que el elemento de núcleo esta recubierto por completo con un grosor predeterminado de la resina.

Para la elaboración de una pieza constructiva de material compuesto con fibras, y en particular de un aspa de rotor para una planta de energía eólica, es posible que en un molde, por ejemplo una valva, se coloquen el núcleo o bien el elemento 100 de núcleo, así como por ejemplo esteras de fibra de vidrio con forma de por ejemplo, media carcasa.

A continuación, mediante un proceso de infusión al vacío es posible suministrar la resina al canal 110, 120, siendo que la resina primero llena el canal y luego se distribuye de manera uniforme en el compuesto de fibras en capas, por encima y por debajo del elemento 100 de núcleo. Aquí la cantidad de resina está dimensionada de manera que se obtiene una suficiente impregnación del compuesto de fibras en capas .

De esta manera, el canal con las primeras y segundas secciones 110, 120 de canal se puede utilizar para el transporte de la resina epoxi . La resina epoxi puede ser suministrada a través de una colada en los extremos de los canales 110, 120, tanto en la cara superior como también en la inferior, para por el canal de conformidad con la invención extenderse rápida y uniformemente en el molde e impregnar el compuesto de fibras en capas.

El suministro de resina epoxi se puede efectuar opcionalmente de manera directa a través de una colada, tanto en la cara superior como en lá inferior, o indirectamente a través de los canales .

Si en un aspa de rotor han sido provistos una pluralidad de núcleos, en los puntos de juntura se pueden prover fresados transversales o bien canales transversales al efecto de crear una conexión entre los canales de los núcleos individuales, y de esta manera favorecer una distribución de la resina sobre toda la pieza constructiva de material compuesto con fibras, o bien todo el molde.

La figura 2 muestra una representación esquemática de una parte de un núcleo o bien elemento 100 de núcleo de conformidad con la invención para una pieza constructiva de material compuesto con fibras, como por ejemplo un aspa de rotor de una planta de energía eólica, en la que por ejemplo la resina 500 se suministra mediante un proceso de inyección al vacío. Como puede verse en la figura 2, la resina ya se ha distribuido parcialmente. En la figura 2 se puede ver que la resina se extiende a lo largo de los canales 110, 120, 130. El frente de distribución de la resina representado en esta figura, brevemente denominado frente de resina 510, permite reconocer una distribución uniforme de la resina, y con ello una impregnación igualmente uniforme del compuesto de fibras en capas .

Mediante el método de conformidad con la invención para la elaboración de una pieza constructiva de material compuesto con fibras o de un aspa de rotor para una planta de energía eólica se reduce el tiempo de fabricación de un aspa de rotor para una planta de energía eólica. Además, ya no son necesarias las ayudas para favorecer la fluencia.

Con el método de conformidad con la invención para elaborar un aspa de rotor para una planta de energía eólica se puede simplificar una fabricación de un aspa de rotor de una sola pieza.

Por ejemplo, el aspa de rotor para una planta de energía eólica de conformidad con la invención se puede fabricar según un proceso de emparedado. Para ello se provee como núcleo del aspa de rotor un material que será emparedado, como por ejemplo espuma de PVC, madera balsa, etc. En este núcleo se puede fresar un canal, como se describió en lo precedente. Mediante este canal se puede posibilitar o bien acelerar un transporte de resina. Mediante la provisión de puntos de conexión, o bien de rebajes entre los fresados en la cara superior y en la cara interior, la resina, o bien la matriz se puede extender por todo el canal. El suministro de la resina se puede efectuar directamente a través de una colada sobre la cara superior o la cara inferior, o indirectamente a través de canales en la pieza constructiva, o bien en- el núcleo. Si el núcleo consta de varias partes, entonces es posible que en los puntos de juntura de estas partes se proporcionan asimismo fresados transversales para garantizar la existencia de la comunicación en el canal.

En el interior del canal la resina puede extenderse con más rapidez que por fuera. Con ello, utilizando el canal de resina puede prescindirse de la ayuda de fluencia. Preferentemente, el canal de resina se prevé en la dirección longitudinal del elemento de núcleo, de manera que la resina puede extenderse con rapidez a lo largo de la dirección longitudinal del canal de resina, y luego continuar extendiéndose desbordando el mismo. Esto conduce a una distribución más uniforme de la resina, puesto que la fluencia en el interior del canal tiene lugar con mayor rapidez que por fuera del mismo.

La figura 3 muestra una representación esquemática de una planta de energía eólica de conformidad con la invención. La planta 1 de energía eólica presenta una torre 10 con una góndola 20 en el extremo superior de la torre 10. Por ejemplo, en la góndola se hallan dispuestas tres aspas 30 de rotor. Las aspas 30 de rotor presentan una punta 32 de aspa de rotor y una raíz 31 de aspa de rotor. Las aspas 30 de rotor se fijan con la raíz 31 de aspas de rotor, por ejemplo al cubo 21 de rotor. Preferentemente, el ángulo de inclinación de las aspas 30 de rotor es regulable en correspondencia con la velocidad momentánea del viento.

Las aspas 30 de rotor de la planta de energía eólica de la figura 3 pueden ser elaboradas según la primera modalidad .

Se hace constar que, con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (6)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Proceso para la producción de un aspa de' rotor, en particular de un aspa de rotor de una planta de energía eólica, caracterizado porque comprende los pasos siguientes: previsión de por lo menos un molde, colocación de un compuesto de fibras en capas con por lo menos un núcleo en el mínimo de un molde, donde el núcleo presenta una cara superior con primeras secciones de canales y una cara inferior con segundas secciones de canales, así como secciones de comunicación entre las primeras secciones y las segundas secciones de canales, en las primeras secciones y las segundas secciones de canales se alternan a lo largo de la longitud del núcleo, suministro de resina, en particular a través de las primeras y/o segundas secciones de canales, hasta que el compuesto de fibras en capas esté suficientemente impregnado.

2. Proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el suministro de resina se efectúa mediante un proceso de inyección al vacío.

3. Aspa para rotores de plantas de energía eólica con por lo menos un núcleo que presenta una primera cara y una segunda cara, caracterizada porque en la primera cara se haya provista al menos una primera sección de canal, y en la segunda cara se halla prevista al menos una segunda sección de canal, siendo que se proporcionan secciones de comunicación en las zonas de intersección de las primeras y las segundas secciones de canales, donde las primeras y las segundas secciones de canales se alternan entre sí a lo largo de la longitud del núcleo.

4. Aspa de rotor de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque las primeras y las segundas secciones de canales son fresadas en el núcleo.

5. Aspa de rotor de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, caracterizada porque el núcleo está constituido por una placa sólida.

6. Planta de energía eólica caracterizada porque comprende por lo menos un aspa de rotor para plantas de energía eólica de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5.