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ES2432411T5 - Pala de rotor con extensión de la punta de pala para una instalación de energía eólica - Google Patents

Pala de rotor con extensión de la punta de pala para una instalación de energía eólica Download PDF

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ES2432411T5
ES2432411T5 ES09013806.6T ES09013806T ES2432411T5 ES 2432411 T5 ES2432411 T5 ES 2432411T5 ES 09013806 T ES09013806 T ES 09013806T ES 2432411 T5 ES2432411 T5 ES 2432411T5
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Description

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DESCRIPCION
Pala de rotor con extension de la punta de pala para una instalacion de ene^a eolica
La invencion se refiere a una pala de rotor para una instalacion de energia eolica, compuesta por una pala de rotor original y una extension de la punta de pala unida a esta.
Mediante la aplicacion de extensiones de punta de pala en palas de rotor existentes puede conseguirse de manera relativamente economica un notable incremento de rendimiento de una instalacion de energia eolica existente. En los casos en los que en la ubicacion de un parque eolico se produzcan velocidades inferiores a las pronosticadas siendo mas bajas tambien las velocidades maximas del viento, existe la posibilidad de reducir mediante una desconexion mas temprana posibles cargas maximas para compensar el aumento de las cargas por la extension de pala sin perder mucha energia en el rango de viento fuerte.
Por el documento DE 735 404 se conoce una extension de punta de pala para una instalacion de energia eolica, cuya realization sin embargo resulta insatisfactoria a nivel tecnico y aerodinamico. El documento DE 10 2007 006 643 A1 revela una pieza de reequipamiento para una pala de rotor de una instalacion de energia eolica que esta adaptada a la punta de pala y puede presentar un componente para la extension de la pala de rotor.
La invencion tiene el objetivo de proporcionar una pala de rotor generica con una extension de la punta de pala, en la que exista una buena transition aerodinamica entre la pala de rotor original y la extension de punta de pala y en la que las cargas de viento producidas en la extension de punta de pala puedan transmitirse sin problemas a la pala original.
De acuerdo con la invencion, este objetivo se consigue mediante una pala de rotor para una instalacion de energia eolica, compuesta por una pala de rotor original y una extension de la punta de pala unida con esta, presentando la extension de punta de pala dos semicascaras reforzadas con fibra de vidrio que estan encoladas una con otra y con una zona final de la pala de rotor original, estando dispuesto un nervio entre las semicascaras en la zona de una punta de pala de la pala de rotor original de manera fundamentalmente perpendicular con respecto a un eje longitudinal de pala y estando provisto el nervio de una escotadura central para el alojamiento de la punta de pala de la pala de rotor original que esta adaptada a la forma de la punta de pala.
Puede estar dispuesta al menos un alma de refuerzo que discurra partiendo del nervio en direction hacia la punta de pala de la extension de punta de pala.
De manera conveniente, estan dispuestas dos almas de refuerzo paralelamente una respecto a otra.
Cada alma de refuerzo puede presentar un nucleo de espuma y cuatro escuadras de encolado unidas con este.
Es conveniente que las almas de refuerzo esten unidas con las semicascaras a traves de un encolado ciego.
Cada semicascara puede estar provista de cintas de refuerzo dispuestas en el lado exterior y que discurren paralelamente con respecto al eje longitudinal de pala.
De manera ventajosa, esta previsto que la extension de punta de pala este provista de un taladro de drenaje.
Preferentemente, esta previsto ademas que la extension de punta de pala este provista de un receptor de rayos que esta conectado a la protection contra rayos de la pala de rotor original.
Otras ventajas y caracteristicas de la invencion resultan de la siguiente description de un ejemplo de realizacion, haciendo referencia a un dibujo en el que
la figura 1 muestra una vista esquematica en planta de una zona final de una pala de rotor de acuerdo con la invencion;
la figura 2 muestra en una vista correspondiente a la figura 1 una estructura de capas de la extension de punta de pala;
la figura 3 explica en una vista correspondiente la position de las almas de refuerzo y del nervio;
la figura 4 muestra en una vista correspondiente la ubicacion de los taladros de drenaje;
la figura 5 explica en una vista en section transversal la estructura de la extension de punta de pala;
las figuras 6a y 6b explican en una vista en seccion transversal y una vista en seccion longitudinal la estructura del nervio; y
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las figuras 7a y 7b explican una variante con respecto a las figuras 6a, b.
La extension de la punta de pala en la que esta basada la invencion se compone sustancialmente de un cuerpo hueco en forma de cascara que puede colocarse o deslizarse sobre la zona final de una pala de rotor 2 existente, que esta formada por dos semicascaras reforzadas con fibras de vidrio encoladas una con otra, la cascara superior 3a y la cascara inferior 3b.
La figura 1 muestra una vista esquematicamente en planta de una zona final de una pala de rotor 2 existente, su punta de pala 4 asi como la extension de punta de pala 6 de acuerdo con la invencion. En el ejemplo representado, la pala de rotor 2 existente se alarga por una longitud 1 de 1 m mediante la extension de punta de pala 6, mientras que la longitud total L de la extension de punta de pala 6 asciende a 2 m, solapandose la pala de rotor existente y la extension de punta de pala en un area de 1 m.
Como muestra la figura 1, el sistema de coordenadas de la zona exterior de la pala sigue teniendo su origen en la punta de pala 4 de la pala de rotor 2 existente. El eje x mira en direccion hacia el lado superior del perfil (lado de succion), el eje y mira en direccion hacia el canto final y el eje z parte de la raiz de la pala en direccion hacia la punta de pala. A este respecto, el eje z se encuentra en una linea imaginaria un 42 % detras del canto delantero de la pala (LE) de la parte trapezoidal de la pala de rotor 2 existente.
La extension de pala de rotor 6 esta fijada en tres puntos, por union positiva, a la pala de rotor existente, de modo que la posicion de la extension de punta de pala esta predefinida durante el montaje por el encolado sin medios auxiliares adicionales. En primer lugar, a un extremo de la extension de punta de pala 6, orientado en direccion hacia la raiz de pala, en el ejemplo representado en z = - 1000 mm, el perfil de la pala de rotor existente esta unido, por el lado superior y el lado inferior y por el talon, por union positiva, con la extension de punta de pala 6, y durante el encolado se sujeta mediante una plantilla y cintas de sujecion correspondientes.
En un punto entre la punta de pala 4 de la pala de rotor 2 existente y una punta de pala 8 de la extension de punta de pala 6, en el ejemplo representado, por ejemplo, en z = 260 mm, se alarga el receptor 38 existente de la proteccion contra rayos y se une por union positiva roscada un nuevo receptor de rayos con la vieja proteccion contra rayos.
Finalmente, en la zona de la punta de pala 4 de la pala de rotor 2 existente, un nervio 10 se une por union positiva y se encola con la punta de pala 4.
Para que el punto de encolado en la zona del extremo o borde 18 de la extension de punta de pala 6, orientado en direccion hacia la raiz de pala, presente una superficie definida y reciba solo una cantidad de adhesivo determinada, a una distancia fija con respecto al extremo 18 de la extension de punta de pala 6, por ejemplo, en z = - 750 mm, se dispone, por ejemplo, por encolado, una barrera 36 (figura 5) para el adhesivo en el lado interior de la extension de punta de pala 6. Dicha barrera debe evitar que durante el procedimiento de colocacion por deslizamiento de la extension de punta de pala, el adhesivo, por ejemplo, resina adhesiva, quede desplazado de forma incontrolada a zonas exteriores de la extension de punta de pala 6.
La figura 2 muestra la estructura por capas de las semicascaras 3a, b por las que esta formada la extension de punta de pala 6. En una zona exterior 12, cuya longitud puede oscilar entre el 50 % y el 80 % de la longitud total L de la extension de punta de pala 6, estan dispuestas tres capas de vidrio E de + 45° (esterilla de vidrio bidiagonal) con una densidad de fibras de 2,6 g/cm3, con un peso por unidad de superficie de respectivamente 443 g/m2. El espesor de una capa asciende a 0,52 mm con una densidad de resina de 1,12 kg/dm3 y el 33 % de contenido en volumen de fibras.
En una zona central 14 estan dispuestas dos capas de vidrio E de + 45° con caracteristicas correspondientes, y en una zona interior 16 esta dispuesta una capa de vidrio E de + 45° asimismo con propiedades correspondientes. El borde 18 de la extension de punta de pala 6, orientado hacia la raiz de pala, se forma como tejido de desgarre.
Una banda de refuerzo o una cinta de refuerzo 20 esta formada por varias, en este caso 6, capas de esterilla de vidrio unidireccional y se extiende, partiendo del borde 18 orientado hacia la raiz, hasta la punta de pala 8. En la zona del borde 18, la banda de refuerzo 20 presenta una zona de solape biselado 22 con una longitud de 200 mm. En la zona de la punta de pala 8 esta prevista una zona mas fina 24 con una longitud de 400 mm.
La estructura descrita es igual para las dos semicascaras (cascara superior y cascara inferior) de la extension de punta de pala 6.
Las figuras 3 a 7 explican el nervio 10 asi como una o dos almas de refuerzo o de empuje 26 que esta(n) prevista(s) en la zona exterior de la extension de punta de pala 6.
Segun muestran las figuras 3 y 6, 7, el nervio 10 esta asentado por union positiva entre las semicascaras 3a, b y presenta una escotadura central o un alojamiento 28 central para alojar por union positiva la punta de pala 4 de la
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pala de rotor 2 existente. De esta manera, las fuerzas ascensionales de la extension de punta de pala se transmiten a una superficie amplia de la punta de pala 4 de la pala de rotor 2 existente. Ademas, el nervio 10 posiciona la extension de punta de pala 6 durante el procedimiento de montaje y refuerza la zona del mayor par de flexion de la extension de punta de pala.
Dos almas de refuerzo 26 (figuras 7a, b: un alma de refuerzo) se extienden partiendo del nervio 10 paralelamente con respecto al sentido longitudinal (eje z) de la punta de pala 2, a una distancia mutua, hasta la zona de la punta de pala 8. Como muestra la figura 3, las almas de refuerzo 26 estan unidas por sus extremos, respectivamente por ambos lados, con el nervio 10 mediante cuatro escuadras adhesivas 30.
En la variante representada en las figuras 7a, b existe solo un alma de empuje 26. A este respecto, la construccion de la extension de pala consiste en el mismo modo de construccion negativa con semicascaras unidas por encolado. En la zona exterior, a diferencia de la variante original de dos almas, las dos mitades de cascara estan unidas con un alma de empuje con espuma de apoyo recubierta de esterilla de vidrio de +/- 45°.
En esta variante, los recubrimientos de laminado de las dos almas de refuerzo se distribuyen entre el lado delantero y el lado trasero de un alma individual, de modo que no cambia el numero ni la orientacion de las capas. Unicamente se ampliaria el campo de deformacion. Esto se compensa mediante la superficie adhesiva aumentada en la zona final.
El recubrimiento del alma se realiza al mismo tiempo en forma de capas angulares para el encolado posterior. Esto simplifica el trabajo de fabricacion y reduce el numero de encolados.
La figura 5 muestra una seccion transversal en la zona de la punta de pala 8 y representa la disposicion de las almas de refuerzo 26 que estan realizadas como almas de espuma (variante correspondiente a las figuras 6a, b). Las almas de refuerzo estan unidas, mediante ocho escuadras adhesivas 32, con las semicascaras de la extension de punta de pala 6, a saber, con un encolado ciego 34 con resina adhesivo.
En el ejemplo de realization representado (figuras 6a, b), las almas de refuerzo tienen una distancia mutua de 100 mm, mientras que el encolado ciego se extiende por una longitud de 200 mm, visto en el sentido del fondo de la pala y.
La figura 5 muestra ademas una barrera de adhesivo 36, cuya funcion ya se ha explicado anteriormente y que puede estar pegada, por ejemplo, en la cascara superior 3a.
La figura 4 explica la disposicion de un taladro de drenaje 40 en la zona de la punta de pala 8 asi como de otro taladro de drenaje 42 en la zona de la punta de pala 4 de la pala de rotor 2 original, mientras que se ha abierto por taladrado un taladro de drenaje 44 de la pala de rotor 2 original.
En la practica, para la extension de punta de pala descrita se ha producido una masa de aprox. 14 kg, produciendose por las condiciones de servicio y los numeros de revoluciones esperados fuerzas aerodinamicas y fuerzas centrifugas que pueden absorberse bien por la union de la extension de punta de pala con la pala de rotor.
A causa del tamano relativamente pequeno y del bajo peso de la extension de punta de pala de acuerdo con la invention, esta puede montarse directamente en una instalacion de energia eolica existente con una plataforma elevadora sin necesidad de desmontar las palas de rotor. En primer lugar, una primera pala de rotor que ha de dotarse se aparca en position colgada verticalmente hacia abajo y la plataforma elevadora se eleva hasta la punta de pala. La posicion del extremo de la extension de punta de pala, orientado hacia la raiz de pala, se marca en la pala de rotor, asi, en el ejemplo descrito anteriormente, z = - 1000. Las zonas de encolado en la pala se lijan a medida, por ejemplo, en franjas de aproximadamente 250 a 300 mm en direction hacia la punta de pala y en la zona de la punta de pala de la misma pala de rotor. Se adapta la extension de punta de pala, especialmente el ajuste de union positiva de la punta de pala de la pala de rotor y del nervio y la zona de encolado en el extremo de la extension de punta de pala orientado hacia la raiz de pala. Dado el caso, se repasan la escotadura del nervio y las zonas de encolado.
A continuation, se desmonta el receptor de rayos en el lado superior y el lado inferior de la pala de rotor. Una plantilla para el agujero receptor se posiciona con cinta adhesiva y se dobla en direccion hacia la raiz de pala. En la nueva punta de pala se taladra un agujero receptor y las piezas del adaptador de receptor se enroscan en los antiguos alojamientos de receptor.
Los taladros de drenaje se descubren y se aumentan, y se coloca un taladro de drenaje adicional en el canto delantero de la pala de rotor original.
El canto final de la extension de punta de pala se fija con una cuna en la posicion abierta, es decir, las semicascaras tienen una distancia entre ellas en el canto final.
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Se mezcla la resina adhesiva y se aplica en los puntos de encolado de la extension de pala, documentandose las cantidades de resina. A continuacion, la extension de punta de pala con el canto final abierto se coloca por deslizamiento sobre el nervio hasta el tope. Se realiza un control visual a traves del canto final aun abierto para comprobar el encolado entre la punta de pala original y el nervio. Despues, se cierra el canto final y, en el borde de la extension de punta de pala orientado hacia la raiz de pala, se comprime en union positiva mediante una plantilla y cintas de sujecion, tambien en la parte restante del canto final.
Despues de la union roscada del receptor en el lado superior y el lado inferior, se realiza el procedimiento de curado, despues de lo cual se pesan y se documentan posibles restos de resina adhesiva.
Al dia siguiente, se retiran los medios auxiliares y la pala se somete a un control visual. Se retira el tejido de desgarre en la zona del encolado del borde de la extension de punta de pala orientado hacia la raiz de pala, se repasan mediante lijado y biselado las costuras de encolado y se aplica un laminado de recubrimiento. El procedimiento de montaje se termina con trabajos de acabado como el enlucido, el lijado y el barnizado, asi como un tratamiento termico con una lamina o estera calentadora durante seis a siete horas a entre 62 y 70 °C.
Tras repetir las etapas antes citadas para las demas palas de rotor de la instalacion de energia eolica, se desmonta la plataforma de trabajo y se controla el peso de los restos de resina adhesiva. Se realiza un balance de masas de las extensiones de punta de pala incluyendo resinas, barnices y restos. Durante una marcha de prueba de la instalacion se controla un posible desequilibrio y se observan vibraciones y ruidos.
Lista de signos de referencia
2 Pala de rotor existente
3a Semicascara (cascara superior)
3b Semicascara (cascara inferior)
4 Punta de pala (de 2)
6 Extension de punta de pala
8 Punta de pala (de 6)
10 Nervio
12 Zona exterior
14 Zona central
16 Zona interior
18 Borde
20 Banda de refuerzo (cinta de refuerzo)
22 Zona de solape biselado
24 Zona mas fina
26 Alma de refuerzo
28 Alojamiento (escotadura)
30 Escuadra de encolado
32 Escuadra de encolado
34 Encolado ciego
36 Barrera de adhesivo
38 Receptor de rayos
40 Taladro de drenaje (de 6)
42 Taladro de drenaje adicional (de 2) 44 Taladro de drenaje original (de 2)
I Longitud de la extension (de 2)
L Longitud (de 6)

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    REIVINDICACIONES
    1. Pala de rotor para una instalacion de ene^a eolica, compuesta por una pala de rotor (2) original y una extension de punta de pala (6) unida a esta, presentando la extension de punta de pala (6) dos semicascaras (3a, 3b) reforzadas con fibra de vidrio que estan encoladas una con otra y con una zona final de la pala de rotor (2) original, estando dispuesto un nervio (10) entre las semicascaras (3a, 3b) en la zona de una punta de pala (4) de la pala de rotor (2) original de manera fundamentalmente perpendicular con respecto a un eje longitudinal de pala (z), estando provisto el nervio (10) de una escotadura (28) central para el alojamiento de la punta de pala (4) de la pala de rotor (2) original que esta adaptada a la forma de la punta de pala (4).
  2. 2. Pala de rotor segun la reivindicacion 1, caracterizada por que esta dispuesta al menos un alma de refuerzo (26) que discurre partiendo del nervio (10) en direccion hacia la punta de pala (8) de la extension de punta de pala (6).
  3. 3. Pala de rotor segun la reivindicacion 2, caracterizada por que estan dispuestas dos almas de refuerzo (26) paralelamente una respecto a otra.
  4. 4. Pala de rotor segun las reivindicaciones 2 o 3, caracterizada por que cada alma de refuerzo (26) presenta un nucleo de espuma y cuatro escuadras de encolado (30).
  5. 5. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada por que las almas de refuerzo (26) estan unidas a las semicascaras (3a, 3b) a traves de un encolado ciego (34).
  6. 6. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que cada semicascara (3a, 3b) esta provista de cintas de refuerzo (20) dispuestas en el lado exterior y que discurren paralelamente con respecto al eje longitudinal de pala (z).
  7. 7. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la extension de punta de pala (6) esta provista de un taladro de drenaje (40).
  8. 8. Pala de rotor segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la extension de punta de pala (6) esta provista de un receptor de rayos (38) que esta conectado a una proteccion contra rayos de la pala de rotor (2) original.
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ES (1) ES2432411T5 (es)
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