Pala de rotor de turbina eólica con generadores de vórtice.

Pala (1) de rotor de turbina eólica con una superficie (5) aerodinámica que tiene un lado (13) de succión yun lado (15) de presión,

comprendiendo la superficie (5) aerodinámica una parte (7) de superficie aerodinámicainterior y una parte (6) de superficie aerodinámica exterior, en la que la parte (7) de superficie aerodinámica interiores relativamente más gruesa que la parte (6) de superficie aerodinámica exterior, siendo el grosor de la parte (7) desuperficie aerodinámica interior entre el 30% y el 80% de la longitud de cuerda de la parte (7) de superficieaerodinámica interior , y la parte (7) de superficie aerodinámica interior está dotada de generadores (21, 21', 21") devórtice,

caracterizada

porque los generadores (21, 21', 21") de vórtice están situados en el lado (13) de succión de la parte (7) desuperficie aerodinámica interior entre el 8% y el 12% de la longitud de cuerda, medida desde el borde (9) de entradade la parte (7) de superficie aerodinámica.

Pala de rotor de turbina eólica con generadores de vórtice La presente invención se refiere a una pala de rotor de turbina eólica con generadores de vórtice y a una turbina eólica con al menos una de tales palas de rotor.

Una pala de rotor del estado de la técnica para una turbina eólica se describe, por ejemplo, en el documento EP 1 314 885 A1. Una pala de este tipo comprende una parte de encastre que tienen una sección transversal conformada cilíndricamente mediante la cual la pala de rotor se fija a un buje del rotor y una parte de superficie aerodinámica con una sección transversal conformada aerodinámicamente.

Es habitual subdividir la parte de superficie aerodinámica en la práctica en una parte de superficie aerodinámica interior relativamente gruesa y una parte de superficie aerodinámica exterior relativamente delgada en la que la parte de superficie aerodinámica interior se sitúa entre la parte de encastre y la parte de superficie aerodinámica exterior.

La pala de rotor de turbina eólica dada a conocer en el documento EP 1 314 885 A1 está dotada de generadores de vórtice situados en el lado de succión de la parte de superficie aerodinámica interior.

Generadores de vórtice que están situados en una pala de rotor de turbina eólica cerca de la parte de buje también se conocen del documento WO 02/08600 A1. Además, el uso de generadores de vórtice se describe en el documento WO 00/15961 así como en el documento EP 0 947 693 A2.

En Van Rooij, R.P.J.O.M.; Timmer, W.A.: “Roughness sensitivity considerations for thick rotor blade airfoils”, Journal of Solar Energy Engineering, vol. 125, n.o 4, noviembre de 2003 (11-2003) , páginas 468-478, XP00807970 Nueva York, NY, EE. UU. y en Peter Fuglsang, Christian Bak: “Development of the Risø Turbine Airfoils” una muestra de 2003 EWEC en Madrid, vol. 7, n.o 2, 24 de mayo de 2004 () , páginas 145-162, XP002436915 John Wiley & Sons Ltd., se describen diferentes palas de rotor de turbina eólica con un grosor entre el 25% y el 40, 1% en comparación con la longitud de cuerda. Las palas de rotor están equipadas con generadores de vórtice, que están situados en el lado de succión de la superficie aerodinámica al 20% o al 30% de la longitud de cuerda, medida desde el borde de entrada de la superficie aerodinámica.

En el estado de la técnica mencionado, se describe el uso de generadores de vórtice para mejorar las propiedades aerodinámicas de las palas de rotor de turbina eólica. Sin embargo, una posición óptima de los generadores de vórtice depende de muchos parámetros. Por tanto, no puede esperarse necesariamente que una buena posición de generadores de vórtice en la parte de superficie aerodinámica exterior de una pala de rotor sea también una buena posición de los generadores de vórtice en la parte de superficie aerodinámica interior de la pala de rotor. Sin embargo, en particular, la parte de superficie aerodinámica interior de la pala de rotor tiene un rendimiento aerodinámico reducido en comparación con la parte de superficie aerodinámica exterior. El motivo es que la parte interior de la pala de rotor de turbina eólica necesita soportar la carga de toda la pala. Esto significa varias limitaciones de diseño con el fin de conseguir rigidez suficiente de la pala de rotor. El rendimiento aerodinámico reducido de la parte de superficie aerodinámica interior en comparación con la parte de superficie aerodinámica exterior reduce la eficacia global de una turbina eólica. Por tanto, se desea mejorar el rendimiento aerodinámico de la parte de superficie aerodinámica interior.

En vista de lo mencionado anteriormente es un objetivo de la presente invención proporcionar una pala de rotor de turbina eólica mejorada con generadores de vórtice situados de tal manera que puedan conseguirse un rendimiento aerodinámico suficiente y, al mismo tiempo, una alta capacidad portante.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una turbina eólica mejorada.

El primer objetivo se resuelve mediante una pala de rotor de turbina eólica según la reivindicación 1 y el segundo objetivo se resuelve mediante una turbina eólica según la reivindicación 6. Las reivindicaciones dependientes definen desarrollos adicionales de la presente invención.

Una pala de rotor de turbina eólica según la invención comprende una superficie aerodinámica que tiene un lado de succión y un lado de presión. La superficie aerodinámica comprende además una parte de superficie aerodinámica interior y una parte de superficie aerodinámica exterior en la que la parte de superficie aerodinámica interior es relativamente más gruesa que la parte de superficie aerodinámica exterior. Además, la parte de superficie aerodinámica interior está dotada de generadores de vórtice. En la pala de rotor de turbina eólica según la invención el grosor de la parte de superficie aerodinámica interior está entre el 30% y el 80% de la longitud de cuerda de la parte de superficie aerodinámica interior. Los generadores de vórtice están situados en el lado de succión de la parte de superficie aerodinámica interior entre el 8% y el 12% de la longitud de cuerda, medida desde el borde de entrada de la parte de superficie aerodinámica.

La pala de rotor de turbina eólica según la invención proporciona una rigidez mejorada en comparación con las palas de rotor del estado de la técnica con rendimiento aerodinámico comparable de la parte de superficie aerodinámica interior. La alta rigidez se consigue mediante el grosor de extremo de la parte de superficie aerodinámica interior que se encuentra entre el 40 % y el 80 % de la longitud de cuerda. Sin embargo, habitualmente, las palas más gruesas se relacionan con un rendimiento aerodinámico más bajo. En la presente invención, el rendimiento aerodinámico más bajo de una parte de superficie aerodinámica gruesa de extremo se supera disponiendo generadores de vórtice en el lado de succión de la parte de superficie aerodinámica interior gruesa. Por tanto, la combinación del grosor de extremo de la parte de superficie aerodinámica interior y los generadores de vórtice adecuadamente situados permite palas de rotor de turbina eólica que tienen una alta rigidez en la parte de superficie aerodinámica interior y, al mismo tiempo, un rendimiento aerodinámico satisfactorio. Hasta ahora, no se conocía el uso de generadores de vórtice para palas de grosor de extremo. Incluso en el documento WO 02/08600 A1, en el que se sitúan generadores de vórtice cerca del encastre, la parte de superficie aerodinámica que soporta los generadores de vórtice no es una parte de superficie aerodinámica gruesa.

Una resistencia suficiente de la parte de superficie aerodinámica interior de palas de rotor de turbina eólica también puede conseguirse con un grosor entre el 40% y el 65% de la longitud de cuerda.

Para conseguir el efecto máximo de los generadores de vórtice es ventajoso cuando los generadores de vórtice están presentes a lo largo de toda la envergadura de la parte de superficie aerodinámica interior. Todos los generadores de vórtice pueden estar situados a la misma longitud de cuerda.

Debe observarse, que la invención no excluirá el uso de generadores de vórtice en la parte de superficie aerodinámica exterior más delgada.

Un rotor de turbina eólica según la invención comprende al menos una pala de rotor según la invención. En particular, todas las palas de rotor de la turbina eólica, por ejemplo, las tres palas de rotor de un rotor de turbina eólica de tres palas, son palas de rotor según la invención.

Otras características, propiedades y ventajas de la presente invención quedarán claras a partir de la siguiente descripción de realizaciones de la invención en combinación con los dibujos adjuntos.

En los dibujos:

la figura 1 muestra una pala de rotor de turbina eólica en una vista plana en el plano definido por la envergadura de la pala y la cuerda de la pala.

La figura 2 muestra una sección según la cuerda a través de la parte de superficie aerodinámica exterior de la pala mostrada en la figura 1.

La figura 3 muestra una sección según la cuerda a través de la parte de superficie aerodinámica interior de la pala mostrada en la figura 1 según una primera realización de la invención.

La figura 4 muestra una sección según la cuerda a través de la parte de superficie aerodinámica interior de la pala mostrada en la figura 1 según una segunda realización de la invención.

La figura 5 muestra una sección según la cuerda a través de la parte de superficie aerodinámica de la pala mostrada en la figura 1 según una tercera realización de... [Seguir leyendo]

1. Pala (1) de rotor de turbina eólica con una superficie (5) aerodinámica que tiene un lado (13) de succión y un lado (15) de presión, comprendiendo la superficie (5) aerodinámica una parte (7) de superficie aerodinámica interior y una parte (6) de superficie aerodinámica exterior, en la que la parte (7) de superficie aerodinámica interior es relativamente más gruesa que la parte (6) de superficie aerodinámica exterior, siendo el grosor de la parte (7) de superficie aerodinámica interior entre el 30% y el 80% de la longitud de cuerda de la parte (7) de superficie aerodinámica interior , y la parte (7) de superficie aerodinámica interior está dotada de generadores (21, 21’, 21”) de vórtice,

caracterizada

porque los generadores (21, 21’, 21”) de vórtice están situados en el lado (13) de succión de la parte (7) de superficie aerodinámica interior entre el 8% y el 12% de la longitud de cuerda, medida desde el borde (9) de entrada de la parte (7) de superficie aerodinámica.

2. Pala (1) de rotor de turbina eólica según la reivindicación 1, caracterizada porque el grosor de la parte (7) de superficie aerodinámica interior está entre el 40% y el 65% de la longitud de cuerda.

3. Pala (1) de rotor de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque todos los generadores de vórtice están situados a la misma longitud de cuerda.

4. Pala (1) de rotor de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los generadores de vórtice están presentes a lo largo de toda la envergadura de la parte (7) de superficie aerodinámica interior.

5. Turbina eólica con al menos una pala (1) de rotor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.