MÉTODO, APARATO Y SISTEMA PARA DETECTAR FUGAS EN UN PROCESO DE VARTM.

Un método para producir una estructura compuesta que comprende material reforzado con fibras mediante moldeo de transferencia de resina asistida por vacío,

en donde se impregna material de fibras con resina líquida, que comprende los pasos siguientes: (a) proveer una estructura conformadora, que comprende una parte rígida del molde y una segunda parte del molde; (b) colocar el material de fibras en la parte rígida del molde; (c) sellar la segunda parte del molde contra la parte rígida del molde de manera de formar la cavidad de un molde; (d) conectar una fuente de resina líquida no curada con por lo menos una entrada de resina que comunica con la cavidad del molde; (e) conectar al menos una salida de vacío que comunica con la cavidad del molde; (f) hacer el vacío en el interior de la estructura conformadora, a través de la al menos una salida del vacío; (g) suministrar resina no curada desde la fuente de resina sin curar a la cavidad del molde a través de la al menos una entrada de la resina de modo de llenar la cavidad del molde con resina, y (h) curar la resina con el fin de formar la estructura compuesta, caracterizado porque se mide un nivel del flujo de aire a través de la al menos una salida del vacío durante el proceso de la aplicación de vacío del paso f)

La presente invención se refiere a un método para producir una estructura compuesta que comprende material reforzado por fibras por medio de un moldeo por transferencia de resina asistido por vacío, en donde se impregna el material de fibras con resina líquida, en donde el método comprende los pasos siguientes: a) proveer una estructura conformadora que comprende la parte rígida de un molde y una segunda parte del molde; d) colocar el material de fibras en la parte rígida del molde; c) sellar la segunda parte del molde contra la parte rígida del molde de manera de formar una cavidad de molde; d) conectar una fuente de resina fluida sin curar a por lo menos una entrada de la resina que se comunica con la cavidad del molde; e) conectar por lo menos una salida del vacío que se comunica con la cavidad del molde; f) hacer el vacío en el interior de la estructura conformadora, a través de la por lo menos una salida del vacío; g) suministrar resina sin curar desde la fuente de resina sin curar a la cavidad del molde a través de la por lo menos una entrada de la resina de manera de llenar la cavidad del molde con resina; y h:) curar la resina de manera de formar la estructura compuesta.

La invención se refiere además a un aparato para detectar una fuga de aire durante un proceso de moldeo por transferencia de resina asistida por vacío, comprendiendo el aparato un contenedor sellado provisto de un interior, una primera entrada, y una primera salida, en donde la primera entrada y la primera salida están dispuestas de manera de poder comunicarse con el interior del contenedor sellado, y en donde la primera salida está conectada a una fuente de vacío.

Por lo tanto, la invención se refiere a un método y a un aparato para producir estructuras compuestas mediante VARTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Moulding, Moldeo por Transferencia de Resina Asistida por Vacío), en donde el polímero líquido, también llamado “resina”, es introducido en la cavidad de un molde y llena la misma, en la cual cavidad se ha previamente insertado el material de fibras, y en donde se genera vacío en la cavidad del molde con lo cual se arrastra el polímero al interior de la cavidad del molde. El polímero puede ser un material plástico termofraguado o un material termoplástico,

La infusión por vacío o VARTM es un proceso utilizado para producir piezas compuestas moldeadas por moldeo, en el que en una primera parte del molde se depositan fibras uniformemente distribuidas, siendo las fibras hilos de fibra, es decir haces de bandas o cintas de fibras, bandas o cintas de hilos de fibra o esteras, que son sea esteras de fieltro hechas de fibras individuales sea esteras tejidas hechas de hilos de fibras. Seguidamente se coloca sobre la parte superior del material de fibras una segunda parte del molde, que frecuentemente está hecha de una bolsa de vacío elástica. Mediante la generación de un vacío, típicamente de 80 a 95% del vacío total, en la cavidad del molde entre el lado interior de la primera parte del molde y la bolsa de vacío, es posible introducir por arrastre el polímero líquido y llenar la cavidad del molde que tiene el material de fibras contenido en ella. Se utilizan las denominadas “capas de distribución o tubos de distribución”, también denominados “canales de entrada”, situadas entre la bolsa de vacío y el material de fibras, a efectos de obtener una distribución lo más acertada y eficiente posible del polímero. En la mayoría de los casos el polímero aplicado es poliéster, éster de vinilo o epoxi, y el refuerzo de fibras suele estar basado en fibras de vidrio o fibras de carbono, pero también puede tratarse de fibras de material plástico, fibras de plantas o fibras de metal.

Durante el proceso del llenado del molde, a través de las salidas de vacío en la cavidad del molde se genera un vacío, entendiéndose en este contexto que el vacío es una subpresión o una presión negativa, con lo cual el polímero líquido es arrastrado al interior de la cavidad del molde a través de los canales de entrada de manera de llenar la cavidad de dicho molde. Desde los canales de entrada el polímero se dispersa en todas direcciones en la cavidad del molde gracias a la presión negativa a medida que un frente de flujo se mueve hacia los canales de vacío. Por lo tanto es importante posicionar los canales de entrada y los canales de vacío de manera óptima a efectos de obtener un llenado completo de la cavidad del molde. Sin embargo, asegurar una distribución completa del polímero en la totalidad de la cavidad del molde es frecuentemente difícil, y por lo tanto esto tiene frecuentemente como resultado la formación de los llamados “puntos o lugares secos”, es decir áreas en las cuales el material de fibras no está suficientemente impregnado con resina. Por lo tanto, los puntos secos son áreas en las que el material de fibras no ha sido impregnado, y donde puede haber bolsillos de aire, que son difíciles o imposibles de eliminar controlando la presión de vacío y eventualmente mediante una sobrepresión en el lado de entrada. En relación con la infusión por vacío, mediante la utilización de una parte rígida para el molde y de una parte elástica para el molde en forma de una bolsa de vacío, es posible reparar los puntos secos después de proceso del llenado del molde, para lo cual se perfora por ejemplo la bolsa en el lugar respectivo y se extrae el aire mediante por ejemplo la aguja de una jeringa. Opcionalmente es posible inyectar polímero líquido en el lugar respectivo, y esto puede efectuarse por ejemplo también mediante la aguja de una jeringa. Esto es un proceso laborioso y que insume tiempo. En el caso de moldes con partes grandes, es necesario que el personal se posicione de pie sobre la bolsa de vacío. Esto es indeseable, en especial cuando el polímero no se ha endurecido, por cuanto puede acarrear deformaciones en el material de fibras insertado y por lo tanto un debilitamiento localizado de la estructura, lo cual que puede causar por ejemplo efectos de alabeo.

Por otra parte, las fugas en el sello entre la primera parte del molde y la bolsa de vacío y/o en la bolsa de vacío propiamente dicha, pueden ocasionar problemas en la realización efectiva del vacío en la cavidad del molde o en el llenado efectivo de la cavidad del molde con resina, además de ser también una causa de los puntos secos anteriormente mencionados. Aún orificios muy pequeños pueden causar estos problemas, y dado que en la actualidad las estructuras compuestas que incluyen fibras, tales como las aspas para turbinas eólicas, pueden tener una longitud de más de 60 metros y tener un área superficial de varios centenares de metros cuadrados, es posible que sea necesario mucho tiempo para localizar las fugas, con lo cual se prolonga el tiempo de producción global de la estructura laminada.

En el documento US 2007/057413 se describe un aparato y sistema para la infusión de resina de acuerdo con los preámbulos de las reivindicaciones 1 y 7, respectivamente. El sistema utiliza el interior de una tapa externa sellada, y las fugas se miden manteniendo un vacío en el interior y observando si decae la presión a lo largo de un período de observación de 4 a 6 minutos. Por lo tanto se observan las fugas después de haberse hecho el vacío en el interior.

En el documento US 3.818.752 se describe un sistema complejo para detectar una fuga en una cámara encerrada o hermética. Se detecta una fuga mediante la aplicación de una subpresión a la cámara encerrada y a una cámara de referencia de manera de poner las dos cámaras en un equilibrio de presiones. Hay una válvula de restricción de flujo conectada entre las dos cámaras, y hay un sensor de flujo conectado en paralelo a través de la válvula de restricción de flujo. Un flujo medido por el sensor de flujo es indicativo de una fuga en la cámara encerrada.

El objeto de la presente invención es el de proveer un método y aparato, nuevos y mejorados, para detectar fugas de este tipo durante un proceso de VARTM.

Esto se logra de acuerdo con la invención mediante un método de la técnica anteriormente mencionado, en donde se mide un nivel de flujo de aire a través de la al menos una salida de vacío durante el proceso de la aplicación de un vacío en el paso f). De esta manera es posible detectar una fuga de aire midiendo la cantidad de flujo de aire. Es preferible que se aplique una succión (es decir un vacío) a las salidas de vacío también durante el paso g), al menos hasta que los frentes de flujo de la resina lleguen a dichas salidas de vacío.

De acuerdo con una primera forma de realización de... [Seguir leyendo]

1. Un método para producir una estructura compuesta que comprende material reforzado con fibras mediante moldeo de transferencia de resina asistida por vacío, en donde se impregna material de fibras con resina líquida, que comprende los pasos siguientes:

(a) proveer una estructura conformadora, que comprende una parte rígida del molde y una segunda parte del molde;

(b) colocar el material de fibras en la parte rígida del molde;

(c) sellar la segunda parte del molde contra la parte rígida del molde de manera de formar la cavidad de un molde;

(d) conectar una fuente de resina líquida no curada con por lo menos una entrada de resina que comunica con la cavidad del molde;

(e) conectar al menos una salida de vacío que comunica con la cavidad del molde;

(f) hacer el vacío en el interior de la estructura conformadora, a través de la al menos una salida del vacío;

(g) suministrar resina no curada desde la fuente de resina sin curar a la cavidad del molde a través de la al menos una entrada de la resina de modo de llenar la cavidad del molde con resina, y

(h) curar la resina con el fin de formar la estructura compuesta, caracterizado porque se mide un nivel del flujo de aire a través de la al menos una salida del vacío durante el proceso de la aplicación de vacío del paso f).

2. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la segunda parte del molde es una bolsa de aire.

3. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en donde en el paso f) se mide un nivel de presión.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde se inicia el paso g) una vez que el nivel de la presión cae por debajo de un valor umbral del vacío y el nivel del flujo de aire cae por debajo de un nivel umbral para el flujo de aire.

5. Un método para producir una estructura compuesta de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la cavidad del molde comprende una cantidad de secciones individuales de la cavidad del molde, cada una de ellas provista de una salida de vacío por separado, y en donde se mide el nivel del flujo de aire a través de cada salida de vacío.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde cada sección por separado de la cavidad del molde cubre entre 10 y 100 metros cuadrados de una primera área de superficie de la estructura compuesta, como alternativa entre 15 y 75 metros cuadrados, o como alternativa entre 20 y 50 metros cuadrados.

7. Un aparato para detectar una fuga de aire durante un proceso de moldeo por transferencia de resina asistida por vacío, comprendiendo el aparato un contenedor sellado (30) con un interior, una primera entrada (14), y una primera salida (16), en donde la primera entrada (14 ) y la segunda salida (16) están dispuestas de modo de tener la capacidad de comunicarse con el interior del contenedor sellado (30), y en donde la segunda salida (16) está conectada a una fuente de vacío (18), caracterizado porque el aparato comprende además un sensor de flujo (38) para medir un flujo de aire dispuesto de manera de poder medir el flujo de aire a través del interior del contenedor sellado (30).

8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el sensor de flujo está conectado a la primera entrada.

9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, en donde el aparato comprende además un transductor de presiones (42) para medir un nivel de presión.

10. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde el aparato comprende además un sensor del nivel de la resina, (44), para medir el nivel de la resina en el contenedor sellado.

11. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en donde el contenedor comprende una parte de contenedor con una abertura y una tapa desprendible sellada a la abertura.

12. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 11, en donde la primera entrada y/o la primera salida y/o el transductor de presiones está conectado al contenedor a través de la tapa.

13. Uso de un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12, para un proceso de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío.

14. Un sistema de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío, que comprende una parte rígida del molde, una parte flexible del molde para el sellado contra la parte rígida del molde, y una cantidad de aparatos de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 12.