Una pala (1) para un rotor de una turbina eólica que tiene un eje rotor substancialmente horizontal,

en donde el mencionado rotor comprende un cubo, desde el cual la pala (1) se extiende substancialmente en forma radial al montarse, en que la mencionada pala (1) comprende un plano de la cuerda (K) que se extiende entre el borde de ataque (5) y el borde de salida (6) de la mencionada pala, y la mencionada pala (1) que comprende un área de encastrado (2) más próxima al cubo, un área (4) del perfil aerodinámico más alejada del cubo y un área de transición (3) entre el área de encastrado (2) y el área (4) del perfil aerodinámico, y en donde la mencionada pala (1) comprende un único perfil aerodinámico substancialmente a lo largo de la totalidad del área (4) del perfil aerodinámico, en donde la pala (1) comprende al menos un primer segmento (7) de encastrado, y un segundo segmento de encastrado (8) a lo largo substancialmente de la totalidad del área (2) de encastrado, en donde los mencionados segmentos están dispuestos en una mutua distancia transversal al plano de la cuerda (K), y en donde al menos uno de los segmentos de encastrado (7, 8) tiene un perfil aerodinámico, caracterizada porque la longitud total del área de encastrado y el área de transición se encuentra entre el 5% y el 25% de la longitud total de la pala, y en donde el área (2) de encastrado de la pala (1) está provista con varios agujeros (11) de montaje dispuestos a lo largo de un círculo

Pala para un rotor de una turbina eólica.

Campo técnico

La presente invención está relacionada con una pala para un rotor de una turbina eólica que tiene un eje rotor substancialmente horizontal, comprendiendo el mencionado rotor un cubo, desde el cual se extiende la pala substancialmente en forma radial al montarse, comprendiendo la mencionada pala un plano de cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida, de la mencionada pala, y la pala mencionada que comprende un área de encastrado más cercana al cubo, un área del perfil aerodinámico más alejada desde el cubo y un área de transición entre el área de encastrado y el área del perfil aerodinámico, y la mencionada pala que comprende un único perfil aerodinámico a lo largo substancialmente del área total del perfil aerodinámico.

Antecedentes de la técnica

Idealmente una pala del tipo de perfil aerodinámico está conformada al igual que un ala típica de un aeroplano, en donde el ancho del plano de la cuerda de la pala así como también la primera derivada de la misma se incrementa continuamente al disminuir la distancia desde el cubo. Esto da lugar a una pala que es comparativamente ancha en la proximidad del cubo. Esto de nuevo da lugar a problemas al tener que montar la pala en el cubo, y además esto provoca grandes cargas al montar la pala, tal como las cargas en las tormentas, debido a la gran área superficial de la pala.

En consecuencia, a través de los años, la construcción de las palas ha estado desarrollando una forma en la cual la pala comprende un área de encastrado más cercana al cubo, un área del perfil aerodinámico más alejada del cubo, y un área de transición entre el área de encastrado y el área del perfil aerodinámico. El área del perfil aerodinámico tiene un perfil ideal de la forma de una pala ideal, mientras que el área de encastrado tiene una sección transversal substancialmente circular, lo cual reduce las cargas por tormentas, y la convierte en una forma más fácil y segura de montar la pala en el cubo. El diámetro del área del encastrado es preferiblemente constante a lo largo del área total de encastrado. Debido a la sección transversal circular, el área de encastrado no contribuye al rendimiento de empuje de la turbina eólica, y de hecho reduce su rendimiento de empuje un poco debido a la resistencia al viento. Tal como se sugiere por el nombre, el área de transición tiene una forma que cambia gradualmente desde la forma circular del área de encastrado hacia el perfil aerodinámico del área del perfil aerodinámico. Típicamente, el ancho del área de transición se incrementa substancialmente en forma lineal al incrementar la distancia desde el cubo.

Es bien conocido en la industria aeronáutica que los aeroplanos construidos con dos alas, denominados como biplanos, pueden normalmente elevarse más que un aeroplano con solo un ala. Esto permite un incremento de la sustentación total de las alas del aeroplano sin incrementar el ancho de las alas.

Este principio es conocido también en relación con las palas para las turbinas eólicas, es decir, mediante la fabricación de turbinas eólicas con dos o más rotores. El documento CA 2395612 describe una turbina eólica con dos rotores coaxiales en donde un rotor gira más rápido que el segundo. El documento GB 758628 describe una turbina eólica con dos rotores coaxiales que giran en sentidos opuestos.

El documento WO 98/31934 expone una pala diseñada al igual que un biplano. La pala está construida por los medios de dos largueros paralelos conectados mutuamente por los medios de brazos transversales. Se encuentran fijados dos elementos aerodinámicos sobre cada larguero, en donde los mencionados elementos comprenden un borde de ataque y un borde de salida, respectivamente, proporcionando conjuntamente un perfil aerodinámico.

El documento US 5161952 expone una construcción de un biplano con rotores de turbinas eólicas. La turbina eólica está diseñada de forma que estén conectadas dos palas rectas en el cubo del rotor, a una distancia entre sí. Las puntas de las dos palas están interconectadas.

El documento EP-A-0009767 expone otra construcción de la técnica anterior de una pala de turbina eólica.

Exposición de la invención

El objeto de la invención es proporcionar una nueva construcción mejorada de una pala.

De acuerdo con la invención, este objeto se consigue mediante una pala de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende al meno un primer segmento de encastrado y un segundo segmento de encastrado a lo largo substancialmente del área total de encastrado, en donde los mencionados segmentos están dispuestos con una distancia mutua transversal con respecto al plano de la cuerda, y por al menos uno de los segmento de encastrado que tengan un perfil aerodinámico. De esta forma, el segmento de encastrado aerodinámico contribuye al rendimiento de empuje de la turbina eólica.

De acuerdo con una realización preferida de la pala de acuerdo con la invención, el plano de la cuerda de la pala está girado en la dirección longitudinal de la pala, en donde el giro puede ser de hasta 80 grados en el sentido longitudinal de la pala. Típicamente, el giro se realiza entre 60 y 70 grados. Usualmente, la primera derivada del giro se incrementa al reducir la distancia hacia el cubo, lo cual significa que el plano K1 de la cuerda en el área 2 de encastrado es preferiblemente alta en comparación.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, el plano de la cuerda de al menos un segmento de encastrado con un perfil aerodinámico es substancialmente paralelo al plano de la cuerda de la propia pala en el área más próxima al cubo. Preferiblemente, el plano de la cuerda de la pala está girado en el sentido longitudinal de la pala, con el fin de compensar el incremento en la velocidad local de la pala al aumentar la distancia desde el cubo, lo cual significa que la pala "ve" el sentido del viento de forma distinta dependiendo del radio desde el cubo. Esto significa que en esta realización, el curso del plano de la cuerda en el sentido longitudinal del área de encastrado es una continuación del curso del plano de la cuerda en el sentido longitudinal del área del perfil aerodinámico y/o del área de la transición.

De acuerdo con una realización en particular de la invención, el primer y el segundo segmentos del encastrado están provistos con perfiles aerodinámicos. De esta forma, los segmentos de encastrado contribuyen al rendimiento de empuje de la turbina eólica y pueden diseñarse de forma tal que la contribución total de los dos segmentos puedan corresponder a la contribución de la porción ancha de la pala ideal.

De acuerdo con una realización preferida, el plano de la cuerda de al menos un segmento de encastrado con perfil aerodinámico tiene un ancho substancialmente constante, en donde el plano de la cuerda del área de transición llega a ser más ancho al incrementar la distancia desde el cubo, y el plano de la cuerda del área de perfil aerodinámico llega a ser más estrecho al incrementar la distancia desde el cubo. Así pues, la pala de acuerdo con la invención tiene un perfil correspondiente a las palas convencionales, de forma que los moldes existentes para las palas pueden ser modificados de una forma comparativamente simple, con el fin de poder ser capaz de fabricar los nuevos tipos de palas.

De acuerdo con una realización en particular, el área de transición comprende al menos un primer segmento de transición y un segundo segmento de transición, en donde los mencionados segmentos están dispuestos a una distancia mutua, tal como se observa transversalmente con respecto al plano de la cuerda, en donde al menos uno de los segmentos de transición está provisto con un perfil aerodinámico. Preferiblemente, el plano de la cuerda de al menos un segmento de transición con un perfil aerodinámico es substancialmente paralelo al plano de la cuerda de la propia pala en la transición entre el área de transición y el área del perfil aerodinámico, y preferiblemente ambos segmentos de transición están provistos con perfiles aerodinámicos.

Típicamente, la longitud total del área de encastre y el área de transición es del 5% y 25% de la longitud total de la pala o incluso entre el 5% y 15% de la longitud total de la pala.

De acuerdo con una realización preferida de la invención, el primer y segundo segmentos de encastrado están unidos en la parte del área de transición más próxima al cubo. De esta forma, el área de transición puede tener un perfil...

1. Una pala (1) para un rotor de una turbina eólica que tiene un eje rotor substancialmente horizontal, en donde el mencionado rotor comprende un cubo, desde el cual la pala (1) se extiende substancialmente en forma radial al montarse, en que la mencionada pala (1) comprende un plano de la cuerda (K) que se extiende entre el borde de ataque (5) y el borde de salida (6) de la mencionada pala, y la mencionada pala (1) que comprende un área de encastrado (2) más próxima al cubo, un área (4) del perfil aerodinámico más alejada del cubo y un área de transición (3) entre el área de encastrado (2) y el área (4) del perfil aerodinámico, y en donde la mencionada pala (1) comprende un único perfil aerodinámico substancialmente a lo largo de la totalidad del área (4) del perfil aerodinámico, en donde la pala (1) comprende al menos un primer segmento (7) de encastrado, y un segundo segmento de encastrado (8) a lo largo substancialmente de la totalidad del área (2) de encastrado, en donde los mencionados segmentos están dispuestos en una mutua distancia transversal al plano de la cuerda (K), y en donde al menos uno de los segmentos de encastrado (7, 8) tiene un perfil aerodinámico, caracterizada porque la longitud total del área de encastrado y el área de transición se encuentra entre el 5% y el 25% de la longitud total de la pala, y en donde el área (2) de encastrado de la pala (1) está provista con varios agujeros (11) de montaje dispuestos a lo largo de un círculo.

2. Una pala (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el plano de la cuerda (K) de la pala está torsionado en la dirección longitudinal (L) de la pala, en donde la torsión puede llegar a ser de 80 grados en la dirección longitudinal (L) de la pala.

3. La pala (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el plano de la cuerda (K1, K2) de al menos un segmento de encastrado (7, 8) con el perfil aerodinámico es substancialmente paralelo al plano de la cuerda (K) de la pala en sí misma en el área más cercana al cubo.

4. La pala (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque ambos primer y segundo segmentos (7, 8) están provistos con perfiles aerodinámicos.

5. La pala (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el plano de la cuerda (K1, K2) de al menos un segmento de encastrado (7, 8) con un perfil aerodinámico tiene substancialmente una anchura máxima, en donde el plano de la cuerda (K3, K4) del área (3) de transición llega a ser más ancho al aumentar la distancia (L) desde el cubo, y en donde el plano de la cuerda (K) del área del perfil aerodinámico (4) llega a ser más estrecho al aumentar la distancia desde el cubo.

6. La pala (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el área (3) de transición comprende al menos un primer segmento de transición (9) y un segundo segmento (10) de transición, en donde los mencionados segmentos están dispuestos con una distancia mutua, tal como se observa en forma transversal al plano de la cuerda (K), en donde al menos uno de los segmentos de transición (9, 10) está provisto con un perfil aerodinámico.

7. La pala (1) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque el plano de la cuerda (K1, K2) de al menos un segmento de transición (9, 10) con perfil aerodinámico es substancialmente paralelo al plano de la cuerda (K) de la pala en sí en la transición entre el área de transición (3) y el área (4) del perfil aerodinámico.

8. La pala (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizada porque el primer y segundo segmentos de encastrado (7, 8) están unidos en la porción del área de transición (3) más cercana al cubo.

9. La pala (1) de acuerdo con la reivindicación 6 ó 7, caracterizada porque el primer y el segundo segmentos de transición (7, 8) se fusionan dentro del primer y segundo segmentos de transición (9, 10), en donde el primer y segundo segmentos de transición (9, 10) están unidos con la porción del área de transición (3) más alejada desde el cubo.

10. La pala (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer y segundo segmentos (7, 8) de encastrado están unidos para formar un área de montaje común en la porción del área de encastrado (2), teniendo preferiblemente la mencionada área una sección transversal substancialmente circular.

11. La pala (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la pala está provista adicionalmente con una primera parte (15) de pala montada por separado, y una segunda parte (16) de pala montada por separado.