WO2021156533A1 - Proceso de fabricacion de la pala de un aerogenerador y pala de aerogenerador asi obtenida - Google Patents

Proceso de fabricacion de la pala de un aerogenerador y pala de aerogenerador asi obtenida Download PDF

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WO2021156533A1
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blade
wind turbine
structural
deformable material
profiles
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PCT/ES2021/070080
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Manuel Torres Martinez
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M. Torres Diseños Industriales, S.A.U.
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Definitions

  • the present invention is related to the sector of structures, proposing a manufacturing process of a structure configured by a series of longitudinal profiles joined together that offers topological optimization and a reduction in weight in the structures in which it is applied to combine it. with a system of union or connection between structural components that allows a simple, light and economical connection between them for their union and transmission of loads.
  • the present invention is preferably applicable in the wind sector, for the development of structural components and their union and integration in wind turbine blades, allowing the development of structures that are cheaper, lighter and easier to manufacture and transport, but reaching final sizes greater than those admissible today in the wind sector and especially the onshore wind sector.
  • the wind sector has developed a series of solutions and alternatives to combat this effect, and through innovation in structures and materials it has managed to adapt to market needs.
  • the manufacture of composite materials reinforced by fiberglass initially, and the current introduction of carbon fiber in the latest models of wind turbine blades have been decisions that have allowed to increase this size.
  • the structural configuration of the blade has been changing, seeking to optimize the weight and the structural response of the same.
  • most of the common concepts have focused on monolithic structures for the main structural reinforcements in wind turbine blades, also known as caps, sometimes with the use of sandwich structures with foams or balsa wood as filling material.
  • inventions PL2622211 and PL1808598 which show a hollow square or rectangular beam shaped reinforcement pattern made of composite, polymer matrix with embedded fibers.
  • This solution is designed to be manufactured in two halves, having to be joined later to form the square.
  • This manufacturing method and the design of the internal reinforcement have against the fact that the distribution of loads along the profile is not going to be the ideal since they have the points of union that are capable of distorting the forces that the beam has to transmit, which can be translated in a deformation and / or breakage of the blade profile.
  • This solution I would not compensate for the ease of manufacturing with the loss of reliability in the function of the beam.
  • the invention ES2496167 proposes a reinforced plate that connects inside the trailing edge of the blade with the first transverse beam of the box, along the chord of the profile. Its purpose is to increase its resistance for loads to bear that occur in the direction of the edge and the flap. In addition to this, it shows a greater thickness in the skins of the upper and lower surface that are inside the box. In this case, the beams that would make up the box have a variable geometry to adapt throughout the entire blade, the transverse beam having to adapt to it to join the previous ones.
  • the set has a complicated design which results in a less economical manufacture, it also remains to be seen whether the increased thickness of the skins with the side rails would be sufficient to support all the loads.
  • the sector opted to design segmented blades, in such a way that each segment of the blades had a length such that it would allow easier handling and transport operations at a lower cost.
  • the design of segmented blades requires a union of the different segments at the destination location for the subsequent lifting of the complete blade to the hub.
  • the joining of blade segments can be done either mechanically, by means of adhesives or a combination of both.
  • it is essential that the joint is capable of supporting and transmitting the aerodynamic loads generated by the blade in a reliable and robust way, so that it does not alter the aerodynamics of the profile or the behavior of the wind turbine in general, without this implying increases of weight and cost on the global of the product.
  • the joint must not significantly alter the aerodynamics of the blade. It is also likely, especially in joints with the presence of adhesive, that the tolerances and the joining process between sections must be very careful and precise.
  • Patent W02015011291 presents a system for separably assembling two blade segments by means of an assembly device composed of a mechanism with two cords that join or separate the segments. Its advantage is that the blade can be disassembled again, but its disadvantage is the complexity of its manufacture and union, as well as the impossibility of achieving an optimized transport for it.
  • Patent US201929343 tries to overcome the transport problem by sectioning the blade and to avoid using joining elements it proposes to use a mobile platform for joining two blade sections at the assembly site.
  • the platform they propose It is mobile, it would be a high cost for the installation, since it is not a manageable or simple solution since it is also necessary to take into account the need to level all the elements in a natural terrain, the need for a controlled atmosphere inside of the platform so that there are no interferences in the joining of sections and the necessary energy consumption by the same in a place where access to it can be affected and an additional power generator must also be carried for the system to work .
  • Patent CN206158927 presents a model of a segmented blade in two parts that is joined by a series of double-threaded screws distributed along the entire edge of the segments to be joined, with the drawback that all the screws must be threaded simultaneously and with precision and that later the gap that remains in the joint must be covered to maintain the aerodynamic profile of the blade.
  • Patent CN 107013408 proposes a model of a blade segmented into two or more segments, and an assembly method that consists of steel frames, which will have double rows of holes on the edges where the bolts will be inserted to fix the segments. maintaining the beams, which will be segmented and will also be attached to the steel frame, assuming more weight in the assembly due to the materials used and a high number of mechanical joints that will increase the cost and maintenance time.
  • Patent CN 106523291 presents a blade segment assembly design using two types of mechanical joints, such as screws that will be inserted into the skins to be joined and connectors that will go inside the blade and that will adjust the assembly, causing an increase in cost and difficulty in maintenance.
  • Patent CN 107013408 presents a process for transporting segmented blades on a large scale and assembling them, but more focused on maintenance work where the blade segment that has deteriorated can be replaced. The transport of the segment to be replaced and its union by means of bolts is contemplated.
  • the invention proposes a manufacturing process for a wind turbine blade, the general body of which can be formed by a single element or by at least two structural segments that allows the wind turbine blade to be divided into sections, facilitating its manufacture and transport. Furthermore, the invention proposes a novel system for joining the general body of the blade to a root piece, through which the blade will be attached to the corresponding hub. This novel joining system is also applicable for joining the structural segments of the blade, when the general body of the blade offers a segmented embodiment. This union can be carried out at the point of installation of the wind turbine and allows to obtain a blade with a structural concept that provides the optimization of the use of materials and the reduction of the overall weights of the final product, obtaining a lighter and more lightweight wind turbine blade. therefore more efficient.
  • the structure proposed for the manufacture of the general body of the blade or of each structural segment of said general body, when it is segmented into sections, is based on two main components, on the one hand, an outer skin that acts as a fairing, without structural responsibility. , and, on the other hand, a central drawer that supports the set of loads generated by the blade in its operation.
  • the structure of the central drawer is based on the union of a series of continuous longitudinal profiles to form the desired geometry. These profiles, joined to one another through mechanical, chemical, or other means, and preferably by means of chemical adhesives, make up the central drawer.
  • the outer skin is attached to said central drawer again through mechanical, chemical or other means, and preferably by means of chemical adhesives.
  • the set of longitudinal profiles is divided into two groups of profiles, the lateral profiles front and rear covering the central drawer on the leading edge and trailing edge faces respectively; and the central profiles that cover the faces of the drawer that correspond to the suction face and the pressure face.
  • the raised blade structure incorporates, according to a preferred embodiment, a series of reinforcing components in different sections of the blade, as structural frames. These frames allow to stiffen the structure, keeping the exterior aerodynamic geometry controlled. The spacing between the blade sections incorporating such frames must be determined for the specific design of a specific blade based on its envelope and the loads to be supported.
  • the geometry of the central longitudinal profiles is preferably a "U" -shaped geometry, although they may have a "U” configuration with additional webs at the ends, or any structurally admissible section, allowing the union between profiles by means of the application of adhesive or other means of union on the wings of the section in "U".
  • the lateral longitudinal profiles and the central longitudinal profiles, and also the reinforcing sections or frames are made of composite material, and preferably, of a composite material reinforced with carbon fiber.
  • the geometry of the lateral longitudinal profiles adapts to the separation between existing skins along the upper, which varies from root to tip, so that a central drawer structure can be made. with the central longitudinal profiles and the lateral longitudinal profiles.
  • the geometry of the central longitudinal profiles is identical among all of them, allowing a simpler and cheaper manufacturing than the manufacturing of a different profile geometry for each one of them.
  • the invention in turn proposes, within the manufacturing process of the blade, a novel joining system between the body of the blade and a root piece that allows the union of the blade to the corresponding hub.
  • This union system is also applied for the union of every two structural segments, of the set of structural segments that must make up the general body of the wind turbine blade, offering a simple, light and economical, but at the same time robust and safe, through the introduction of a deformable material that connects and ties the structural segments together.
  • the joint between the general body of the blade and a root piece that allows the blade to be attached to the corresponding hub is carried out. carried out as follows: by determining the central drawer by a series of longitudinal profiles it is possible to define one or a series of cavities.
  • a receiving component is proposed, intended to receive in it the mouth of the central drawer.
  • This receiver component has a geometry that allows the central drawer mouth to be embedded inside it and leads to laterally closing the cavities generated by the longitudinal profiles.
  • the joining process between them is the same as that followed for the assembly of the root piece, logically introducing in this case two receptor components instead of one. , as there are two central drawers of the two structural segments to be joined.
  • deformable material which covers the interior of the same.
  • the deformable material which is preferably an elastomer, will be located inside at least one of the cavities defined between the general body of the blade and the receiving component and, in the same way, in the case of segmented blades, it will fit , in at least one of the cavities delimited between the corresponding cavities defined in the general body of the blade and the receiver component, in each of the structural blade segments.
  • the deformable material will have a geometry that makes it possible to adapt and integrate one or a series of means of applying pressure on itself, these means being mechanical, hydraulic, pneumatic, piezoelectric or of another type, and preferably mechanical.
  • said pressure means will be formed by one or a series of screws and their respective nuts.
  • the receiving component will in turn have a geometry in correspondence with the geometry of the deformable material to allow the integration of these pressure means based on screws and threads.
  • the pressure applied by the deformable material on the wall of the cavities will greatly increase the friction between the deformable material and the walls of the cavity or cavities, which makes it possible to avoid displacement between the different parts and the transmission of loads. Additionally, this solution will achieve a complete contact of all the geometry of the different parts, distributing the efforts and limiting the concentration of loads in them.
  • the receptor component will have a series of mechanical, chemical or other means of joining, preferably mechanical, either for joining a root piece for connection to the hub, or for joining with another receptor component facing another. structural segment in the case of a segmented blade, thus generating a single cohesive structure.
  • Figure 1 is a perspective view showing the end end of a blade (1).
  • Figure 2 is a perspective view showing a structural segment (1.1) of blade (1) in its final part.
  • Figure 3 is a perspective view of the longitudinal profiles (3.1, 3.2 and 3.3) that make up the central structural box (3), having alternately shaded the longitudinal profiles (3.1) to better distinguish between them.
  • Figure 4 is a perspective view in which a rib (4) has been represented.
  • Figure 5 shows a perspective view of a rib (4) in the version in which it has a central recess (4.1).
  • Figure 6 is a view like that of figure 4 but with a rib without central recess (4.1).
  • Figure 7 is a perspective view of the rib (4) of the previous figure.
  • Figure 8 is a perspective view showing the connection between a structural segment (1.1) of the blade (1) and a root piece (5) through a receiving component (9).
  • Figure 9 shows the components of Figure 8 in the assembly phase and partially sectioned.
  • Figure 10 is a view like the one in Figure 8, but with a partial section of the component receptor (9) and of the structural segment (1.1) of blade (1), to be able to appreciate the union between them.
  • Figure 11 shows an enlarged detail of the joint indicated in figure 10.
  • Figure 12 is a perspective view, in which the union between two structural segments (1.1) of a blade (1) can be seen.
  • Figure 13 shows the components of Figure 12 in the assembly phase.
  • Figure 14 is a view like that of figure 12, but partially sectioned and with the covers (1) represented in the assembly phase.
  • Figure 15 is a sectional elevation view showing the connection between two structural segments (1.1) of a blade (1).
  • Figure 16 is a perspective view showing a receiver component (9).
  • Figure 17 is the top plan view of Figure 16.
  • the object of the invention is a manufacturing process of a wind turbine blade, whose general body (1) can be formed by a single element or present a segmented structure in sections and formed by two or more structural segments (1.1) that allows the division into sections of the wind turbine blade, facilitating its manufacture and transport.
  • the general body (1) of the blade is made up of two main components, on the one hand, an outer skin (2) that acts as a fairing without structural responsibility, and, on the one hand, other side, a central drawer (3) that supports the set of loads generated by the blade (1) in its operation.
  • the general body (1) of the blade is formed by sections of two or more structural segments (1.1) that allow the division into sections of the wind turbine blade, to facilitate its manufacture and transport : so that these structural segments (1.1) are arranged correlatively one after the other and are joined together at the place where the blade is installed in the corresponding wind turbine.
  • the structure of the central drawer (3) is based on the union of a series of continuous longitudinal profiles (3.1, 3.2 and 3.3) to form the desired geometry. These profiles (3.1, 3.2 and 3.3), are attached to each other by means of mechanical, chemical, or other means, and, according to a preferred solution, by means of adhesives chemicals, thus forming the central drawer (3).
  • the outer skin (2) is attached to said central drawer (3) again through mechanical, chemical or other means, and preferably by means of chemical adhesives.
  • the longitudinal profiles (3.1) to be identified as central longitudinal profiles cover the faces of the drawer (3) corresponding to the suction face and the pressure face.
  • the geometry of the central longitudinal profiles (3.1) is a "U" -shaped geometry, although they may have a "U” configuration with additional webs in the ends, or any structurally admissible section, allowing the joint between profiles by means of the application of adhesive or other means of joining on the wings of the selected section.
  • the longitudinal profiles (3.2 and 3.3) also have wings to establish their adhesive bond with the corresponding longitudinal profiles (3.1).
  • the geometry of the central longitudinal profiles (3.1) is identical among all of them, allowing a simpler and cheaper manufacturing than the manufacturing of a different profile geometry for each of them.
  • the geometry of the lateral longitudinal profiles (3.2 and 3.3) adapts to the separation between skins (2) existing along the general body (1) of the blade, which varies from the root to tip, so that a central drawer structure (3) can be made with the central longitudinal profiles (3.1) and the lateral longitudinal profiles (3.2 and 3.3).
  • the structure of the general body (1) of the blade can incorporate, in different sections of the general body (1) of the blade, a series of components of reinforcement, by way of structural frames, identified with the numerical reference (4).
  • These frames (4) make it possible to stiffen the structure, keeping the external aerodynamic geometry controlled.
  • the separation between the blade sections incorporating such frames (4) must be determined for the specific design of a specific blade based on its envelope and the loads to be supported.
  • the frames (4) have a central recess
  • the central longitudinal profiles (3.1), the lateral longitudinal profiles (3.2 and 3.3) and also the reinforcement sections or frames (4) are made of composite material, and preferably, of a fiber-reinforced composite material. carbon.
  • the invention proposes a novel system for joining the general body (1) of the blade to a root piece (5), through which the blade will be attached to the corresponding hub.
  • This same joining system is also applicable for joining the structural segments (1.1) of the general body (1) of the blade, when it offers a segmented embodiment.
  • This union can be carried out at the point of installation of the wind turbine and allows to obtain a blade with a structural concept that provides the optimization of the use of materials and the reduction of the overall weights of the final product, obtaining a lighter and more lightweight wind turbine blade. therefore more efficient;
  • Figure 8 shows a structural segment (1.1) of the general body (1) of the blade attached to said root piece (5) that allows the blade to be attached to the corresponding hub of the wind turbine.
  • the union is carried out as follows:
  • a receiving component (9) that can be a single piece with the root piece (5) or be independent from the latter and join it through the corresponding, conventional means of attachment.
  • Figures 8, 9 and 10 show the version that the receiver component (9) is a single piece with respect to the root piece (5), so as not to unnecessarily complicate the appreciation of what constitutes the essence of the system. of union of a structural segment
  • the receiving component (9) defines a housing (9.1), in which the mouth of a structural segment (1.1) of the blade or the mouth of the general body (1 ) of the blade, depending on whether we are respectively in an embodiment segmented into sections of the general body (1) of the blade or in the simplest version, in which the general body (1) of the blade is a single element.
  • the cavities (6) of the central drawer (3) are reciprocally facing one or more cavities that define the walls and base of the housing (9.1), of the receiver component (9).
  • a deformable material (7) which is preferably an elastomer, is located inside at least one of these cavities thus defined, see figure 8.
  • the deformable material (7) has a geometry that allows adapting and integrating one or a series of means for applying pressure thereon, these means being mechanical, hydraulic, pneumatic, piezoelectric or of another type, and preferably mechanical.
  • said pressure means will be formed by one or a series of screws (8) and their respective nuts (8.1), as can be seen in Figure 11.
  • the pressure applied by the deformable material (7) on the wall of the cavity or cavities (6) and the corresponding wall or walls of the housing (9.1), will greatly increase the friction between the deformable material (7) and the walls. where it is housed, allowing to avoid displacement between them and the transmission of loads.
  • the value of the pressure applied by the deformable material (7) may not be higher than the breaking limit of the material that defines its housings, thus ensuring a correct hold without damaging the properties of the materials of the structure.
  • This same process would be applicable for the conformation of wind turbine blades whose general body (1) is determined by two or more sections of structural segments (1.1), for the union between them that in this case will house their two contiguous openings in the housings ( 9.1) of a pair of receptor components (9).
  • the joining process between two structural segments (1.1) is the same as that followed for the assembly of the piece of root (5), since the corresponding mouth of the final end of each of the two structural segments (1.1) to be joined is housed in the housing (9.1) of a receiving component (9).
  • the deformable material (7) is introduced which will be arranged in the corresponding cavity or cavities ( 6) as well as inside the housing (9.1) of the receiver component (9), as can be seen in figure 14.
  • the pressure applied by the deformable material (7) on the walls of its housing will greatly increase the friction between the deformable material (7) and the walls of said housing, generating a clamping between each structural segment (1.1) and its corresponding receiver component (9), which makes it possible to avoid displacement between them and the transmission of loads.
  • the two receptor components (9), of the two structural segments (1.1) to be joined are in turn joined together through conventional mooring means which, according to a non-limiting example of practical realization are, in this case, screws (10).
  • Figures 12, 13 and 14 show a non-limiting example of a practical embodiment, according to which the area of the two receiver components (9) is covered by cover elements (11).
  • the two receiving components (9) of two structural segments (1.1) to be joined are constituted by a single piece that has passage openings to be able to rotate the screws (8) or that incorporates the pressure means; so that its actuation can be carried out with a one-piece embodiment of such receiver components (9).
  • FIGS 16 and 17 show an example of a practical embodiment, with a series of pieces of deformable material (7), but a more or less number of these pieces of deformable material (7) can be used as needed, both in the joint between two structural segments (1.1), as in the union of one of these or the general body (1) of the blade to the root piece.

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Abstract

Proceso de fabricación de la pala de un aerogenerador y la pala así obtenida, según el cual el cuerpo general de la pala se determina mediante la formación de un cajón estructural central (3) determinado por una serie de perfiles estructurales longitudinales (3.1, 3.2 y 3.3) unidos unos a otros, disponiéndose sobre el cajón estructural (3) una piel exterior (2) en funciones de carenado; disponiéndose, en relación con la embocadura del cuerpo general de la pala o de dos de sus segmentos estructurales, cuando dicho cuerpo general es segmentado, de, al menos, un componente receptor (9), destinado a embeber en él dicha embocadura, introduciéndose un material deformable (7) que se emplaza en unas cavidades (6) definidas por los perfiles longitudinales (3.1, 3.2 y/o3.3) y un alojamiento (9.1) del componente receptor (9), para posteriormente proceder a la unión, entre el cuerpo general de la pala o entre sus segmentos estructurales y el correspondiente componente o componentes receptores (9) aplicando presión sobre el material deformable (7) a través de unos medios de compresión (8), conformándose así la pala de un aerogenerador.

Description

DESCRIPCIÓN
“PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA PALA DE UN AEROGENERADOR Y PALA DE
AEROGENERADOR ASÍ OBTENIDA”
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con el sector de las estructuras, proponiendo un proceso de fabricación de una estructura configurada por una serie de perfiles longitudinales unidos entre ellos que ofrece una optimización topológica y una reducción de peso en las estructuras en las que se aplica para combinarla con un sistema de unión o conexión entre componentes estructurales que permite una conexión entre los mismos sencilla, ligera y económica para su unión y transmisión de cargas. La presente invención es preferentemente aplicable en el sector eólico, para el desarrollo de componentes estructurales y su unión e integración en palas de aerogenerador, permitiendo el desarrollo de estructuras más económicas, ligeras y sencillas de fabricar y de transportar, pero alcanzando tamaños finales superiores a los admisibles hoy en día en el sector eólico y especialmente el sector eólico terrestre.
Estado de la técnica
En el sector de la captación de energía eólica, la tendencia actual es la de aumentar cada vez más la longitud de las palas de los aerogeneradores, de forma que el área barrida por las mismas sea mayor y por tanto la energía generada sea a su vez mayor en condiciones de viento similares, reduciendo así el coste de la energía.
El desarrollo de palas de aerogenerador de mayor tamaño implica también un aumento del peso de las mismas. Es más, el aumento de peso sigue una tendencia exponencial con la longitud, siendo éste mucho más significativo en palas cada vez más largas.
El sector eólico ha desarrollado una serie de soluciones y alternativas para combatir este efecto, y por medio de la innovación en las estructuras y los materiales ha ido consiguiendo adaptarse a las necesidades del mercado. La fabricación en materiales compuestos reforzados por fibra de vidrio inicialmente, y la actual introducción de fibra de carbono en los últimos modelos de pala de aerogenerador han sido decisiones que han permitido aumentar este tamaño. También la configuración estructural de la pala ha ido variando, buscando la optimización del peso y la respuesta estructural de las mismas. Sin embargo, la mayoría de los conceptos habituales se han centrado en estructuras monolíticas para los refuerzos estructurales principales en palas de aerogenerador también conocidos como caps, en ocasiones con empleo de estructuras sándwich con espumas o madera de balsa como material de relleno.
Estas soluciones, en principio ventajosas con respecto al estado de la técnica en determinados momentos de la evolución de la tecnología eólica, no hacen uso de una optimización topológica de las estructuras como sí la aprovechan otros sectores en donde la relevancia del peso de las estructuras es notablemente más importante, como el sector aeronáutico. Sin embargo, las soluciones estructurales y de fabricación del sector aeronáutico suelen implicar unos costes muy superiores a los que el sector eólico puede asumir.
Es por ello que se hace necesaria una solución estructural de pala que ofrezca una reducción de peso estructural con respecto a las soluciones actuales manteniendo unos niveles de coste de los componentes y de su fabricación equivalente o incluso más eficiente.
En este respecto, se han presentado varias soluciones con ánimo de ofrecer un sistema de refuerzo interno de la pala. Un ejemplo de ello es la patente US2019358911 que presenta un método para ensamblar un refuerzo con forma de doble T en el interior del perfil de la pala, en la zona donde la distancia entre la piel del intradós y el extradós es mayor. Dicha solución opta por una viga sencilla cuyo volumen y peso son menores que las vigas huecas y por incrementar el espesor de la piel en las zonas en las que debía sujetarse este refuerzo. Sin embargo, no resulta un método ni viable ni fiable ya que la instalación de los mismos es muy aparatosa y complicada y la forma de la viga puede no ser suficiente para aguantar las torsiones en el eje longitudinal de la pala.
Otro ejemplo son las invenciones PL2622211 y PL1808598 que muestran un modelo de refuerzo en forma de viga rectangular o cuadrada hueca hecho de material compuesto, matriz de polímero con fibras incorporadas. Esta solución está planteada para que se fabrique en dos mitades teniendo que unirlas posteriormente para que conformen el cuadrado. Este método de fabricación y el diseño del refuerzo interno tiene en contra que la distribución de cargas a lo largo del perfil no va a ser el idóneo ya que tienen los puntos de unión susceptibles de distorsionar las fuerzas que tiene que transmitir la viga, pudiendo traducirse en una deformación y/o rotura del perfil de pala. Con esta solución no compensaría la facilidad de fabricación con la pérdida de fiabilidad en la función de la viga.
La invención ES2496167 propone una placa reforzada que conecta en el interior el borde de salida de la pala con el primer larguero transversal de la caja, a lo largo de la cuerda del perfil. Su fin es aumentar la resistencia de la misma para cargas a soportar que se produzcan en el sentido de borde y del flap. Además de esto, muestra un espesor mayor en las pieles del extradós e intradós que quedan dentro de la caja. En este caso los largueros que conformarían el cajón tienen una geometría variable para adaptarse a lo largo de toda la pala teniendo que adaptarse el larguero transversal a la misma para unirse a los anteriores. El conjunto tiene un diseño complicado lo que deriva en una fabricación menos económica, quedando también por comprobar si sería suficiente el espesor aumentado de las pieles con los largueros laterales para soportar todas las cargas.
La existencia de todas estas soluciones constata los esfuerzos que se están haciendo por dar con una solución estructural óptima para palas mayores, pero del hecho de poder tener palas de gran tamaño también derivan en una serie de problemas, tanto de fabricación como de transporte. Desde hace varios años la fabricación, pero sobre todo la logística, han resultado un serio problema en el sector eólico dado que, comúnmente, las palas se fabrican en un emplazamiento y luego deben ser transportadas hasta su lugar de instalación.
Las palas de gran longitud se transportan habitualmente por carretera hasta su destino requiriendo para ello transportes o vehículos especiales. A partir de una determinada longitud, en torno a los 45 metros, las palas se consideran carga sobredimensionada y con exceso de peso, por lo que requieren escolta durante el trayecto además del mencionado transporte especial. Habitualmente, el transporte de palas requiere también el acondicionamiento y/o adaptación del trayecto desde el punto de salida hasta el de llegada, implicando normalmente modificaciones de las carreteras y licencias especiales, que además varían según el país dado que las legislaciones son diferentes en cada uno. Todos estos complejos trámites implican tiempo, y sobre todo sobrecostes. Componentes por encima de los 80m de longitud, son, en la práctica, imposibles de transportar, limitando por tanto el tamaño de los rotores actuales y el crecimiento de potencias en la eólica terrestre.
Otras alternativas al transporte de palas por carretera son el transporte en barco, en tren o incluso elevándolas mediante helicópteros. La excesiva dificultad que implica el transporte mediante estos medios, así como la lentitud del transporte o las exigentes medidas de seguridad necesarias, supone un relevante incremento en costes. Además, tanto en estos medios como en el transporte por carretera, existen limitaciones en las dimensiones máximas de pala que se pueden transportar, imponiendo una cuerda máxima, un diámetro de raíz máximo y una cantidad máxima de pre-bending y pre-curving.
En vista de la complejidad descrita, el sector optó por diseñar palas segmentadas, de tal forma que cada segmento de la misma tuviera una longitud tal que permitiera una manipulación y unas operaciones de transporte más sencillas y con un coste menor. Por contra, el diseño de palas segmentadas obliga a una unión de los distintos segmentos en la localización de destino para el posterior izado de la pala completa hasta el buje.
La unión de segmentos de pala puede hacerse bien mecánicamente, bien mediante adhesivos o una combinación de ambos. En cualquier caso, es imprescindible que la unión sea capaz de soportar y transmitir las cargas aerodinámicas generadas por la pala de una forma fiable y robusta, para que no altere la aerodinámica del perfil ni el comportamiento del aerogenerador en general, sin que ello implique aumentos de peso y coste sobre el global del producto. La unión no debe tampoco alterar de forma notable la aerodinámica de la pala. Es además probable, especialmente en uniones con presencia de adhesivo, que las tolerancias y el proceso de unión entre tramos deba ser muy cuidados y precisos.
La situación actual del sector, en el que se han desarrollado propuestas de pala segmentada para diferentes tamaños de pala, es que no hay una solución factible y robusta por el momento, entre otras razones por la complejidad en la unión de una estructura que distribuye la transmisión de cargas por pieles y por refuerzos internos a modo de largueros; se trata de uniones dobles, complejas y pesadas que llevan a una solución no competitiva.
La patente W02015011291 presenta un sistema para ensamblar de manera separable dos segmentos de pala mediante un dispositivo de ensamblaje compuesto por un mecanismo con dos cuerdas que unen o separan los segmentos. Su ventaja es que la pala puede volver a desmontarse, pero su desventaja es la complejidad de su fabricación y unión, así como la imposibilidad de conseguir un transporte optimizado para la misma.
La patente US201929343 intenta salvar el problema del transporte seccionando la pala y para evitar usar elementos de unión propone utilizar una plataforma móvil para la unión de dos secciones de pala en el lugar de montaje. Sin embargo, aunque la plataforma que proponen sea móvil, sería un coste elevado para la instalación, ya que no es una solución manejable ni sencilla ya que además hay que tener en cuenta la necesidad de nivelación de todos los elementos en un terreno natural, la necesidad de la atmósfera controlada en el interior de la plataforma para que no haya interferencias en la unión de secciones y el consumo de energía necesario por la misma en un lugar donde el acceso a la misma puede verse afectado y se tenga que llevar también un generador de energía adicional para que el sistema funcione.
La patente CN206158927 presenta un modelo de pala segmentada en dos partes que se une mediante una serie de tornillos de doble rosca distribuidos por todo el borde de los segmentos que se van a unir, con el inconveniente de que todos los tornillos deberán roscarse de forma simultánea y con precisión y que posteriormente deberá taparse el hueco que quede en la unión para mantener el perfil aerodinámico de la pala.
La patente CN 107013408 propone un modelo de pala segmentada en dos o más segmentos, y un método de ensamblaje que consta de unos marcos de acero, que tendrán en los bordes filas dobles de orificios en donde se insertarán los pernos para la fijación de los segmentos manteniendo los largueros, que irán segmentados y se unirán también al marco de acero, suponiendo más peso en el conjunto por los materiales utilizados y una elevada cantidad de uniones mecánicas que aumentarán el coste y tiempo de mantenimiento.
La patente CN 106523291 presenta un diseño de ensamblaje de segmentos de pala mediante dos tipos de uniones mecánicas, como son unos tornillos que se insertarán en las pieles a unir y unos conectores que irán en el interior de la pala y que ajustarán el ensamblaje, causando un aumento del coste y dificultad en el mantenimiento.
La patente CN 107013408 presenta un proceso de transporte de palas segmentadas a gran escala y montaje de las mismas, pero más focalizado a labores de mantenimiento donde se pueda reemplazar el segmento de pala que se haya deteriorado. Se contempla el transporte del segmento que se quiere reemplazar y la unión del mismo mediante pernos.
Por lo tanto, se hace necesaria la definición de un proceso de fabricación de estas palas, así como un diseño de pala que pueda conformarse como un único elemento, pero que también pueda segmentarse de manera ligera, robusta y económica, en, al menos, dos segmentos estructurales; de manera que se consiga un transporte más económico y sencillo de las palas de grandes dimensiones, y que además presente un método simple y fiable de ensamblaje de los segmentos que componen la pala, en el lugar de instalación del aerogenerador, en el correspondiente parque eólico.
Con todo ello, para poder optar por una instalación eficiente y económica de palas segmentadas en el lugar de la instalación del aerogenerador, es necesario que tanto el sistema de unión, como la estructura interior de refuerzo de las palas sean sencillas, ligeras, económicas y que no perjudiquen la eficiencia del conjunto de la máquina.
Objeto de la invención
La invención propone un proceso de fabricación de una pala de aerogenerador, cuyo cuerpo general puede estar formado por un único elemento o por, al menos, dos segmentos estructurales que permite la división en tramos de la pala de aerogenerador, facilitando su fabricación y transporte. Además, la invención propone un novedoso sistema de unión del cuerpo general de la pala a una pieza de raíz, a través de la cual la pala se unirá al correspondiente buje. Este novedoso sistema de unión es aplicable igualmente para la unión de los segmentos estructurales de la pala, cuando el cuerpo general de la pala ofrece una realización segmentada. Esta unión puede llevarse a cabo en el punto de instalación del aerogenerador y permite obtener una pala con un concepto estructural que aporta la optimización del uso de los materiales y la reducción de los pesos globales del producto final, obteniendo una pala de aerogenerador más ligera y por lo tanto más eficiente.
La estructura propuesta para la fabricación del cuerpo general de la pala o de cada segmento estructural de dicho cuerpo general, cuando se segmenta en tramos, se basa en dos componentes principales, por un lado, una piel exterior que actúa como carenado, sin responsabilidad estructural, y, por otro lado, un cajón central que soporta el conjunto de cargas generadas por la pala en su funcionamiento.
La estructura del cajón central se basa en la unión de una serie de perfiles longitudinales continuos para formar la geometría deseada. Estos perfiles, unidos unos a otros a través de medios mecánicos, químicos, o de otro tipo, y preferentemente por medio de adhesivos químicos, conforman el cajón central. La piel exterior se une a dicho cajón central de nuevo a través de medios mecánicos, químicos o de otro tipo, y preferentemente por medio de adhesivos químicos.
El conjunto de perfiles longitudinales se divide en dos grupos de perfiles, los perfiles laterales delantero y trasero que cubren el cajón central en las caras del borde de ataque y del borde de salida respectivamente; y los perfiles centrales que cubren las caras del cajón que corresponden a la cara de succión y la cara de presión.
Adicionalmente, la estructura de pala planteada incorpora, según una realización preferente, una serie de componentes de refuerzo en diferentes secciones de la pala, a modo de cuadernas estructurales. Estas cuadernas permiten rigidizar la estructura, manteniendo la geometría aerodinámica exterior controlada. La separación entre las secciones de pala que incorporan tales cuadernas deberá determinarse para el diseño específico de una pala concreta en función de su envolvente y de las cargas a soportar.
En una configuración preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales centrales es una geometría preferentemente en forma de “U”, si bien pueden presentar una configuración en “U” con almas adicionales en los extremos, o cualquier sección estructuralmente admisible, permitiendo la unión entre perfiles por medio de la aplicación de adhesivo u otros medios de unión sobre las alas de la sección en “U”. Preferentemente, los perfiles longitudinales laterales y los perfiles longitudinales centrales, y también las secciones de refuerzo o cuadernas, están fabricados en material compuesto, y preferentemente, en un material compuesto reforzado con fibra de carbono.
En una configuración preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales laterales se adapta a la separación entre pieles existentes a lo largo de la pala, la cual varía desde la raíz hasta la punta, de forma que pueda realizarse una estructura de cajón central con los perfiles longitudinales centrales y los perfiles longitudinales laterales.
En una configuración preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales centrales es idéntica entre todos ellos, permitiendo una fabricación más sencilla y económica que la fabricación de una geometría de perfil diferente para cada uno de ellos.
Sobre esta configuración de la pala o de cada segmento estructural de la pala, la invención propone a su vez, dentro del proceso de fabricación de la pala, un novedoso sistema de unión entre el cuerpo de la pala y una pieza de raíz que permite la unión de la pala al correspondiente buje. Este sistema de unión se aplica igualmente para la unión de cada dos segmentos estructurales, del conjunto de segmentos estructurales que han de conformar el cuerpo general de la pala de aerogenerador, ofreciendo un sistema de unión sencillo, ligero y económico, pero a la vez robusto y seguro, por medio de la introducción de un material deformable que conecta y amarra entre sí los segmentos estructurales.
En la versión más simple de pala que sería aquella en la que su cuerpo general está formado por un único elemento, la unión entre el cuerpo general de la pala y una pieza de raíz que permite la unión de la pala al correspondiente buje se lleva a cabo de la siguiente forma: al determinarse el cajón central por una serie de perfiles longitudinales es factible definir una o una serie de cavidades. Pues bien, se propone según la invención la introducción de un elemento que identificaremos como componente receptor, destinado a recibir en él a la embocadura del cajón central. Este componente receptor presenta una geometría que permite embeber la embocadura del cajón central en su interior y lleva a cerrar lateralmente las cavidades generadas por los perfiles longitudinales.
Cuando el cuerpo general de la pala se constituye por dos o más tramos de segmentos estructurales, el proceso de unión entre ellos es igual que el seguido para el montaje de la pieza de raíz, introduciendo lógicamente en este caso dos componentes receptores en lugar de uno, al existir dos cajones centrales de los dos segmentos estructurales a unir.
En el interior de estas cavidades cerradas lateralmente se introduce un material deformable, que cubre el interior de la misma. El material deformable que preferentemente es un elastómero, se emplazará en el interior de, al menos, una de las cavidades definidas entre el cuerpo general de la pala y el componente receptor y, de igual manera, en el caso de palas segmentadas, se encajará, en, al menos, una de las cavidades delimitadas entre las correspondientes cavidades definidas en el cuerpo general de la pala y el componente receptor, en cada uno de los segmentos estructurales de pala.
El material deformable dispondrá de una geometría que permita adaptar e integrar uno o una serie de medios de aplicación de presión sobre él mismo, pudiendo ser estos medios mecánicos, hidráulicos, neumáticos, piezoeléctricos o de otro tipo, y preferentemente mecánicos. En una solución preferida de la invención, dichos medios de presión estarán formados por uno o una serie de tornillos y sus respectivas tuercas. En esta solución, el componente receptor dispondrá a su vez de una geometría en correspondencia con la geometría del material deformable para permitir la integración de estos medios de presión en base a tornillos y roscas. Una vez emplazado el material deformable en posición, se aplicará presión a través de los medios de aplicación de presión sobre dicho material deformable. Este material, ante la presión recibida, se deformará y trasladará esa presión a los contornos de las cavidades en donde haya quedado incorporado.
La presión aplicada por el material deformable sobre la pared de las cavidades incrementará de forma muy elevada la fricción entre el material deformable y las paredes de la cavidad o cavidades, lo que permite evitar el desplazamiento entre las diferentes partes y la transmisión de cargas. Adicionalmente, esta solución conseguirá un contacto completo de toda la geometría de las diferentes partes, distribuyendo los esfuerzos y limitando la concentración de cargas en las mismas.
Finalmente, el componente receptor dispondrá de una serie de medios de unión mecánicos, químicos o de otro tipo, preferentemente mecánicos, bien para su unión a una pieza de raíz para conexión al buje, o bien para su unión con otro componente receptor enfrentado de otro segmento estructural en el caso de una pala segmentada, generando de esta forma una estructura única cohesionada.
Descripción de las figuras
La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra el extremo final de una pala (1).
La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra un segmento estructural (1.1) de pala (1) en su parte final.
La figura 3 es una vista en perspectiva de los perfiles longitudinales (3.1, 3.2 y 3.3) que componen el cajón estructural central (3), habiendo sombreado alternadamente a los perfiles longitudinales (3.1) para poder distinguirlos mejor entre ellos.
La figura 4 es una vista en perspectiva en la que se ha representado una costilla (4).
La figura 5 muestra una vista en perspectiva de una costilla (4) en la versión en la que presenta un vaciado central (4.1).
La figura 6 es una vista como la de la figura 4 pero con una costilla sin vaciado central (4.1).
La figura 7 es una vista en perspectiva de la costilla (4) de la figura anterior.
La figura 8 es una vista en perspectiva que muestra la unión entre un segmento estructural (1.1) de pala (1) y una pieza de raíz (5) a través de un componente receptor (9).
La figura 9 muestra en fase de montaje y parcialmente seccionados a los componentes de la figura 8.
La figura 10 es una vista como la de la figura 8, pero con una sección parcial del componente receptor (9) y del segmento estructural (1.1) de pala (1), para poder apreciar la unión entre ellos.
La figura 11 muestra ampliado el detalle de la unión que se indica en la figura 10.
La figura 12 es una vista en perspectiva, en la que se aprecia la unión entre dos segmentos estructurales (1.1) de una pala (1).
La figura 13 muestra en fase de montaje a los componentes de la figura 12.
La figura 14 es una vista como la de la figura 12, pero parcialmente seccionada y con las cubiertas (1) representadas en fase de montaje.
La figura 15 es una vista en alzado y seccionada que muestra la unión entre dos segmentos estructurales (1.1) de una pala (1).
La figura 16 es una vista en perspectiva que muestra a un componente receptor (9).
La figura 17 es la vista en planta superior de la figura 16.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención es un proceso de fabricación de una pala de aerogenerador, cuyo cuerpo general (1) puede estar formada por un único elemento o presentar una estructura segmentada en tramos y formada por dos o más segmentos estructurales (1.1) que permite la división en tramos de la pala de aerogenerador, facilitando su fabricación y transporte.
Tal y como se representa en las figuras 1 y 2, el cuerpo general (1) de la pala, se constituye por dos componentes principales, por un lado, una piel exterior (2) que actúa como carenado sin responsabilidad estructural, y, por otro lado, un cajón central (3) que soporta el conjunto de cargas generadas por la pala (1) en su funcionamiento.
Esta misma estructuración se cumple en el caso de que el cuerpo general (1) de la pala esté formado por tramos de dos o más segmentos estructurales (1.1) que permite la división en tramos de la pala de aerogenerador, para facilitar su fabricación y transporte: de manera que esos segmentos estructurales (1.1) se disponen correlativamente uno a continuación de otro y se unen entre sí en el lugar de montaje de la pala en el correspondiente aerogenerador.
La estructura del cajón central (3), tal y como se aprecia en la figura 3, se basa en la unión de una serie de perfiles longitudinales continuos (3.1, 3.2 y 3.3) para formar la geometría deseada. Estos perfiles (3.1, 3.2 y 3.3), van unidos unos a otros por medio de medios mecánicos, químicos, o de otro tipo, y, según una solución preferente por medio de adhesivos químicos, conformando así el cajón central (3). La piel exterior (2) se une a dicho cajón central (3) de nuevo a través de medios mecánicos, químicos o de otro tipo, y preferentemente por medio de adhesivos químicos.
Los perfiles longitudinales (3.1) que se identificarán como perfiles longitudinales centrales cubren las caras del cajón (3) correspondientes a la cara de succión y la cara de presión. Los perfiles longitudinales (3.2 y 3.3) que se identificarán como perfiles longitudinales laterales, cubren el cajón central (3) en las caras del borde de salida y del borde de ataque respectivamente.
Según una configuración preferente, pero no limitativa, del cajón central (3), la geometría de los perfiles longitudinales centrales (3.1) es una geometría en forma de “U”, si bien pueden presentar una configuración en “U” con almas adicionales en los extremos, o cualquier sección estructuralmente admisible, permitiendo la unión entre perfiles por medio de la aplicación de adhesivo u otros medios de unión sobre las alas de la sección seleccionada. En este sentido los perfiles longitudinales (3.2 y 3.3) también presentan unas alas para establecer su unión por adhesivo con los correspondientes perfiles longitudinales (3.1).
Se ha previsto que, según una realización práctica preferente, la geometría de los perfiles longitudinales centrales (3.1) sea idéntica entre todos ellos, permitiendo una fabricación más sencilla y económica que la fabricación de una geometría de perfil diferente para cada uno de ellos.
También según una realización preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3) se adapta a la separación entre pieles (2) existente a lo largo del cuerpo general (1) de la pala, la cual varía desde la raíz hasta la punta, de forma que pueda realizarse una estructura de cajón central (3) con los perfiles longitudinales centrales (3.1) y los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3).
Adicionalmente, la estructura del cuerpo general (1) de la pala, según una posible realización práctica preferente, representada en las figuras 4 y 6, puede incorporar, en diferentes secciones del cuerpo general (1) de la pala, una serie de componentes de refuerzo, a modo de cuadernas estructurales, identificadas con la referencia numérica (4). Estas cuadernas (4) permiten rigidizar la estructura, manteniendo la geometría aerodinámica exterior controlada. La separación entre las secciones de pala que incorporan tales cuadernas (4) deberá determinarse para el diseño específico de una pala concreta en función de su envolvente y de las cargas a soportar.
Tal y como se aprecia en las figuras 4 y 5, las cuadernas (4) presentan un vaciado central
(4.1), para aligerar peso, si bien y si así fuera preciso pueden prescindir de ese vaciado central tal y como se aprecia en las figuras 6 y 7.
Según una realización preferente, los perfiles longitudinales centrales (3.1), los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3) y también las secciones de refuerzo o cuadernas (4), están fabricados en material compuesto, y preferentemente, en un material compuesto reforzado con fibra de carbono.
Además, la invención propone un novedoso sistema de unión del cuerpo general (1) de la pala a una pieza de raíz (5), a través de la cual la pala se unirá al correspondiente buje. Este mismo sistema de unión es aplicable igualmente para la unión de los segmentos estructurales (1.1) del cuerpo general (1) de la pala, cuando esta ofrece una realización segmentada. Esta unión puede llevarse a cabo en el punto de instalación del aerogenerador y permite obtener una pala con un concepto estructural que aporta la optimización del uso de los materiales y la reducción de los pesos globales del producto final, obteniendo una pala de aerogenerador más ligera y por lo tanto más eficiente;
En la figura 8 se representa un segmento estructural (1.1) del cuerpo general (1) de la pala unido a la citada pieza de raíz (5) que permite la unión de la pala al correspondiente buje del aerogenerador. La unión se lleva a cabo de la siguiente manera:
Tal y como se aprecia en las figuras 9 y 10, existe un elemento que vamos a identificar como componente receptor (9) que puede ser una única pieza con la pieza de raíz (5) o ser independiente respecto de esta última y unirse a ella a través de los correspondientes, medios convencionales de unión.
En las figuras 8, 9 y 10 se ha representado la versión de que el componente receptor (9) sea una única pieza con respecto a la pieza de raíz (5), para no complicar innecesariamente la apreciación de lo que constituye la esencia del sistema de unión de un segmento estructural
(1.1) o del cuerpo general (1) de la pala que es igual en ambas versiones. Tal y como se aprecia en la Figura 9, el componente receptor (9) define un alojamiento (9.1), en el que puede quedar embebida la embocadura de un segmento estructural (1.1) de la pala o bien la embocadura del cuerpo general (1) de la pala, según estemos respectivamente en una realización segmentada a tramos del cuerpo general (1) de la pala o en la versión más simple, en la que el cuerpo general (1) de la pala es un único elemento.
Tal y como se aprecia en las figuras 12, 13 y 14, al determinarse el cajón central (3) por una serie de perfiles longitudinales centrales (3.1) de configuración en “U” es factible definir una serie de cavidades (6) que también se definen en los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3).
Las cavidades (6) del cajón central (3) quedan recíprocamente enfrentadas a una o unas cavidades que definen las paredes y base del alojamiento (9.1), del componente receptor (9).
Un material deformable (7) que, preferentemente, es un elastómero, se emplaza en el interior de, al menos, una de estas cavidades así definidas, ver figura 8. El material deformable (7) presenta una geometría que permite adaptar e integrar uno o una serie de medios de aplicación de presión sobre el mismo, pudiendo ser estos medios mecánicos, hidráulicos, neumáticos, piezoeléctricos o de otro tipo, y preferentemente mecánicos. En una solución preferida de la invención, dichos medios de presión estarán formados por uno o una serie de tornillos (8) y sus respectivas tuercas (8.1), como puede verse en la Figura 11.
Una vez emplazado el material deformable (7) en posición, se aplicará presión a través de los medios de aplicación de presión, en este caso los tornillos (8) sobre dicho material deformable (7). Este material deformable (7), ante la presión recibida, se deformará y trasladará esa presión a los contornos de las cavidades (6) y del alojamiento (9.1) en donde haya quedado incorporado.
La presión aplicada por el material deformable (7) sobre la pared de la cavidad o cavidades (6) y la correspondiente pared o paredes del alojamiento (9.1), incrementará de forma muy elevada la fricción entre el material deformable (7) y las paredes en donde se aloja, permitiendo evitar el desplazamiento entre los mismos y la transmisión de cargas. El valor de la presión aplicada por el material deformable (7) no podrá ser superior al límite de rotura del material que defina sus alojamientos, asegurando así una sujeción correcta sin dañar las propiedades de los materiales de la estructura. Este mismo proceso sería aplicable para la conformación de palas de aerogenerador cuyo cuerpo general (1) se determine por dos o más tramos de segmentos estructurales (1.1), para la unión entre ellos que en este caso alojaran sus dos embocaduras contiguas en los alojamientos (9.1) de una pareja de componentes receptores (9).
En efecto, cuando el cuerpo general (1) de la pala se constituye por dos o más tramos de segmentos estructurales (1.1), el proceso de unión entre dos segmentos estructurales (1.1) es igual que el seguido para el montaje de la pieza de raíz (5), ya que, se aloja la correspondiente embocadura del extremo final de cada uno de los dos segmentos estructurales (1.1) a unir, en el alojamiento (9.1) de un componente receptor (9).
Como en el caso anterior en, al menos, una pareja de dos cavidades (6) de cada uno de los dos segmentos estructurales (1.1) a unir, se introduce el material deformable (7) que quedará dispuesto en la correspondiente cavidad o cavidades (6) así como dentro del alojamiento (9.1) del componente receptor (9), tal y como se aprecia en la figura 14.
Una vez emplazado el material deformable (7) en posición, se aplica presión a través de los medios de aplicación de presión constituidos por los tornillos (8) y sus tuercas (8.1) sobre dicho material deformable (7). Este material deformable (7), ante la presión recibida, se deformará y trasladará esa presión a los contornos de las cavidades (6) en donde haya quedado incorporado, así como contra la correspondiente pared o paredes del alojamiento (9.1) de dos componentes receptores (9).
La presión aplicada por el material deformable (7) sobre las paredes de su alojamiento, incrementará de forma muy elevada la fricción entre el material deformable (7) y las paredes de dichos alojamientos, generando una sujeción entre cada segmento estructural (1.1) y su correspondiente componente receptor (9), lo que permite evitar el desplazamiento entre los mismos y la transmisión de cargas.
Tal y como se aprecia en la figura 15, los dos componentes receptores (9), de los dos segmentos estructurales (1.1) a unir, van a su vez unidos entre sí a través de medios de amarre convencionales que, según un ejemplo no limitativo de realización práctica son, en este caso, unos tornillos (10). En las figuras 12, 13 y 14 se muestra un ejemplo no limitativo de realización práctica, según el cual la zona de los dos componentes receptores (9) queda tapada por unos elementos de cubierta (11).
Se ha previsto que, según una variante de realización práctica, los dos componentes receptores (9) de dos segmentos estructurales (1.1) a unir se constituyan por una única pieza que presente unas aberturas de paso para poder accionar en giro los tornillos (8) o que lleve integrados los medios de presión; de manera que su accionamiento se pueda llevar a cabo con una realización monopieza de tales componentes receptores (9).
De esta manera se consigue un sistema de unión sencillo, ligero y económico, pero a la vez robusto y seguro, por medio de un material deformable (7) y sus medios de aplicación de presión (8) que conecta y amarra entre sí tanto el cuerpo general (1) de la pala o un segmento estructural (1.1) de dicho cuerpo general (1) a la correspondiente pieza de raíz (5), como entre sí los diferentes segmentos estructurales (1.1) del cuerpo general (1) de la pala, cuando esta presenta una estructura segmentada definida por dos o más tramos..
Obviamente y según sea la rigidez que se precise en la unión se utilizaran más o menos piezas de material deformable (7). En las figuras 16 y 17 se muestra un ejemplo de realización práctica, con una serie de piezas de material deformable (7), pero pueden utilizarse más o menos número de estas piezas de material deformable (7) según se necesite, tanto en la unión entre dos segmentos estructurales (1.1), como en la unión de uno de estos o del cuerpo general (1) de la pala a la pieza de raíz.

Claims

REIVINDICACIONES
1 Proceso de fabricación de la pala de un aerogenerador, caracterizado por que cada pala se determina por las fases siguientes:
-formación del cuerpo general (1) de la pala por un cajón estructural central (3) determinado por una serie de perfiles estructurales longitudinales (3.1 , 3.2 y 3.3) unidos unos a otros
-montaje sobre el cajón estructural (3) de una piel exterior (2) en funciones de carenado -disposición, en relación con la embocadura del cuerpo general (1) de la pala o de dos de sus segmentos estructurales (1.1), cuando dicho cuerpo general (1) es segmentado, de, al menos, un componente receptor (9), destinado a embeber en él dicha embocadura.
-introducción de un material deformable (7) que se emplaza en unas cavidades (6) definidas por los perfiles longitudinales (3.1, 3.2 y/o 3.3) y un alojamiento (9.1) del componente receptor (9)
- unión entre el cuerpo general (1) de la pala o entre sus segmentos estructurales (1.1) y el correspondiente componente o componentes receptores (9) aplicando presión sobre el material deformable (7) a través de unos medios de compresión (8).
2.- Proceso de fabricación de la pala de un aerogenerador, en todo de acuerdo con la anterior reivindicación, caracterizado por que cuando el cuerpo general (1) de la pala presenta una estructura segmentada, formada por, al menos, dos tramos contiguos de segmentos estructurales (1.1), cada segmento estructural (1.1) se une al correspondiente componente receptor (9) a través del material deformable (7) que se emplaza en las cavidades (6) del segmento estructural (1.1) y en el alojamiento (9.1) del componente receptor (9), aplicando seguidamente presión sobre el material deformable (7), a través de los medios de compresión (8), para después, y en el caso de que ambos componentes receptores (9) sean independientes, proceder a unir ambos componentes receptores (9) contiguos por una serie de medios de unión (10).
3.- Proceso de fabricación de la pala de un aerogenerador, en todo de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado por que los perfiles estructurales longitudinales (3.1, 3.2 y 3.3) se unen unos a otros a través de sus alas y por medio, preferentemente, de un adhesivo.
4 Pala de aerogenerador así constituida, del tipo de palas cuyo cuerpo general (1) se constituye por un cajón estructural central (3) y una piel exterior (2), caracterizada por que el cajón central (3) está formado por una serie de perfiles estructurales longitudinales (3.1, 3.2 y 3.3) unidos unos a otros por sus alas, yendo unido este cuerpo general (1) de la pala a, al menos, un componente receptor (9), mediante un material deformable (7), que se emplaza en relación con unas cavidades (6) definidas por los perfiles longitudinales (3.1 , 3.2, y/o 3.3) y un alojamiento (9.1) del componente receptor (9) existiendo también unos medios de compresión (8) del material deformable (7).
5.- Pala de aerogenerador, en todo de acuerdo con la tercera reivindicación, caracterizada por que cuando el cuerpo general (1) de la pala presenta una estructura segmentada, determinada por, al menos, dos segmentos estructurales (1.1) contiguos, estos tramos de segmentos estructurales (1.1) contiguos se unen, preferentemente, a dos componentes receptores (9) mediante el material deformable (7), existiendo también los medios de compresión (8) del material deformable (7).
6.- Pala de aerogenerador en todo de acuerdo con la reivindicación cuarta, caracterizada por que los perfiles estructurales longitudinales (3.1) tienen una sección preferentemente en forma general en “U”.
7.- Pala de aerogenerador en todo de acuerdo con la reivindicación cuarta, caracterizada por que los perfiles longitudinales (3.2 y 3.3) que forman las caras laterales del cajón (3) tienen una geometría adaptada a la separación variable entre las caras de succión y presión a lo largo de la pala.
8.- Pala de aerogenerador en todo de acuerdo con la reivindicación sexta caracterizada por que, según una realización preferente, la geometría de los diferentes perfiles estructurales longitudinales (3.1) es idéntica.
9.- Pala de aerogenerador, en todo de acuerdo con la cuarta reivindicación, caracterizada por que los perfiles estructurales longitudinales (3.1 , 3.2 y 3.3) están fabricados en material compuesto, preferentemente fibra de carbono.
10.- Pala de aerogenerador, en todo de acuerdo con la quinta reivindicación, caracterizada por que los dos componentes receptores (9) pueden constituirse por una monopieza.
11.- Pala de aerogenerador en todo de acuerdo con las reivindicaciones cuarta y quinta, caracterizado por que el material deformable (7) es un material elastómero.
12.- Pala de aerogenerador en todo de acuerdo con las reivindicaciones cuarta y quinta, caracterizado por que el elemento de presión (8) que se coloca en el material deformable (7) es, preferentemente, un elemento mecánico, como puede ser un tornillo o similar.
13.- Pala de aerogenerador, en todo de acuerdo con la reivindicación cuarta, caracterizada por que puede disponer de una serie de componentes de refuerzo en una serie de secciones de la pala, a modo de cuadernas estructurales (4).
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