PALA MODULAR EXTRUDIDA.

Pala modular extrudida que consta de uno o varios módulos extrudidos (1),

(2), (3) y (4) los cuales se encajan entre sí formando la pala. Así el módulo extrudido (1) se introduce en el (2), el (2) se introduce en el (3), el (3) se introduce en el (4) y así sucesivamente dependiendo del número de módulos extrudidos que tenga la pala. Los distintos módulos extrudidos (1), (2), (3) y (4) presentan una longitud de cuerda diferente obteniéndose así una pala escalonada con distintas longitudes de cuerda. Además se puede variar el ángulo de torsión {ph} para que cada uno de los módulos extrudidos presente un óptimo ángulo de ataque al viento. La unión de los distintos módulos extrudidos (1), (2), (3) y (4) se realiza mediante cualquier elemento de fijación conocido (6). Los perfiles de estos módulos extrudidos pueden ser tanto de perfil abierto como cerrado

Pala modular extrudida.

Objeto de la invención

Es objeto de la invención unas palas fabricadas mediante extrusión gracias al cual se consigue una serie de mejoras en relación a las palas conocidas hasta la fecha. Estas mejoras se refieren a una simplificación del proceso de fabricación y montaje de las palas o álabes con la consecuente reducción de costes de fabricación. Además se observa que al tratarse de palas modulares se obtienen distintos perfiles con distintas cuerdas obteniendo así una pala escalonada con diferentes ángulos de torsión.

Estado de la técnica

Cada vez más los aerogeneradores se diseñan para obtener mayores potencias y mayores rendimientos. Uno de los componentes principales que interviene en la generación de potencia son las palas o álabes que mueven el rotor.

Los factores más importantes a tener en cuenta a la hora de diseñar un aerogenerador son la aerodinámica y la longitud de las palas ya que estos factores determinan en gran medida la potencia y el rendimiento del aparato.

Si estudiamos los distintos tipos de materiales que más se han empleado para la fabricación de palas o álabes se observa lo siguiente:

Desde el comienzo del uso generalizado de los aerogeneradores se han propuesto distintos materiales y métodos de fabricación de palas. Así se observa que en un principio se usaban mayoritariamente palas fabricadas en madera, con el paso del tiempo y a medida que aumentaban las dimensiones de las palas y con ello la potencia generada se comenzaron a utilizar palas fabricadas en materiales metálicos como por ejemplo acero y aluminio. En las últimas décadas, y aprovechando el desarrollo de nuevos materiales, se emplean cada vez más palas fabricadas en materiales compuestos o "composites", es decir, palas fabricadas con fibras de vidrio, resinas epoxi, fibra de carbono, etcétera.

Actualmente podemos observar que las palas de los grandes aerogeneradores se fabrican en su gran mayoría en materiales compuestos como los mencionados anteriormente; las palas de los aerogeneradores de pequeña y mediana potencia se fabrican en su gran mayoría tanto en materiales compuestos e incluso en madera; mientras que los aerogeneradores de escasa potencia se fabrican en su gran mayoría en plástico o incluso en materiales compuestos. Es de destacar que en la actualidad apenas se fabrican palas metálicas.

Si estudiamos los distintos métodos de fabricación que han sido más empleados para la fabricación de palas se observa lo siguiente:

- Las palas fabricadas en materiales compuestos se fabrican aplicando distintas capas de estos materiales sobre un costillaje con los distintos perfiles diseñados. Además con el fin de conseguir el perfil definitivo se utilizan moldes con el negativo de la pala que se pretende conseguir. Como se puede observar este proceso de fabricación es bastante complejo y costoso.

- Las palas fabricadas en materiales metálicos se fabrican mediante un costillaje con los distintos perfiles diseñados. Sobre este costillaje se conforma una chapa metálica obteniendo así el perfil definitivo.

- Las palas fabricadas en madera se realizan con máquinas que tallan la madera con el fin de conseguir el perfil deseado.

- Las palas fabricadas en plástico se fabrican mediante un molde que presenta la forma del negativo de la pala a obtener. Por este molde fluye el plástico inyectado a presión y se obtiene la pala con el perfil deseado.

Debido a que los aerogeneradores se suelen colocar en lugares remotos, y que generalmente distan bastante del lugar en que se fabrican e incluso muchas veces se instalan en lugares de difícil acceso, provoca unos elevados costes y problemas ocasionados por el transporte. Además se observa que a mayores longitudes de las palas se generan unos costes de transporte más elevados.

Con el fin de resolver este problema a lo largo de los últimos años se han propuesto distintas soluciones con el fin de realizar varias subdivisiones transversales de las palas, presentando así varios tramos. Realizando un estudio de la técnica de las palas que presentan varios tramos se observa que a este grupo pertenecen patentes como:

- EP1244873 (Wooben Alloys) muestra una pala subdividida en secciones o tramos que se unen entre sí mediante múltiples placas que conectan los bordes enfrentando secciones de cada pareja de tramos.

- WO2005/100781 (Lorente González, José Ignacio; Vélez Oria, Sergio) muestra una pala que está subdividía en diferentes tramos, cada uno de los cuales presenta una especie de orejetas conectando así cada pareja de tramos.

- ES2178903 (Torres Martínez, Manuel) muestra una pala subdivida en diferentes tramos longitudinales acoplables entre sí; cada uno de estos tramos presenta un alma formada por un tubo de fibra de carbono con casquillos de acero insertados en los extremos de estos para realizar el acoplamiento. Además se incorpora a dicha alma una serie de costillas transversales que determinan el perfil de la pala.

- US2754915 (Echeverria) muestra una pala que presenta un núcleo o alma extrudida y que posteriormente se incorpora una chapa conformando la pala, se observa que el alma extrudida se presenta en toda la longitud de la pala.

Descripción de la invención

Con el sistema de la presente invención se consigue unas palas fabricadas mediante extrusión solventando así los problemas mencionados anteriormente, es decir, obteniendo así un sistema que economice el proceso de fabricación y que permita a su vez ahorrar costes en el transporte.

La presente invención se caracteriza por el hecho de que consta de uno o varios módulos extrudidos 1, 2, ..., n que se encajan entre sí formando la pala. Siendo "n" un número entero. Los distintos módulos extrudidos presentan una longitud de cuerda diferente lográndose así una pala escalonada con distintas longitudes de cuerda.

Cada uno de los módulos extrudidos mantiene constante la longitud de la cuerda del perfil, es decir, presenta un perfil constante.

Por otra parte cabe destacar que si realizamos una sección transversal de cada uno de los módulos extrudidos podemos observar un perfil exterior y un perfil interior. De esta manera el perfil exterior presenta una mayor longitud de cuerda que el perfil interior. Así se observa que el perfil interior sirve de guía o apoyo para el siguiente módulo extrudido. Además se observa que ambos perfiles pueden presentar su correspondiente holgura si procede. De esta forma se deduce que la explicación es similar para los distintos módulos extrudidos que pueda llevar el conjunto de palas.

Es de destacar que si en una sección transversal de un módulo extrudido variamos el ángulo φ del perfil exterior respecto del perfil interior en sentido positivo o negativo y/o viceversa, conseguiremos un óptimo ángulo de ataque en los distintos módulos extrudidos. Así las distintas cuerdas de los distintos perfiles de los distintos módulos extrudidos pueden ir variando entre sí el ángulo φ, es decir, φ₁, φ₂,..., φ_n. Con esto se consigue una mejor aerodinámica de las palas o álabes.

Además se observa que esta variación del ángulo φ está delimitada:

- por el espesor de los módulos extrudidos, y a su vez,

- por la posición relativa del perfil exterior respecto al perfil interior y/o viceversa.

Lo cual puede ser solventado si se realiza un óptimo diseño consiguiendo así la variación del ángulo de torsión deseado entre cada módulo.

Por otra parte es de destacar que cada uno de los módulos extrudidos puede presentar distintas longitudes. Además se pueden presentar dos posibles configuraciones:

- Una primera configuración en la que cada uno de los módulos extrudidos presente una longitud que viene determinada por la longitud efectiva de cada uno de los módulos extrudidos más la longitud que se introduzca en el módulo contiguo y de mayor longitud de cuerda, o bien;

- Otra posible configuración en la que cada uno de los módulos extrudidos presente una longitud que viene determinada por la longitud efectiva de cada uno de los módulos extrudidos más la suma de las longitudes de cada uno de los módulos extrudidos que le precede y de mayor longitud de cuerda.

Entendiéndose,...

1. Pala modular extrudida para aerogeneradores que comprende uno o varios módulos extrudidos (1), (2), (3), (4),... (n). siendo n un número entero caracterizada por el hecho de que cada uno de los módulos extrudidos se introduce en el módulo extrudido contiguo a éste y de mayor longitud de cuerda, formando así una pala escalonada con distintos módulos extrudidos cada uno de los cuales presenta una longitud de cuerda diferente; los distintos módulos extrudidos se fijan mediante cualquier elemento de fijación conocido (6).

2. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 caracterizada porque cada uno de los módulos extrudidos (1), (2), (3) y (4) mantiene constante la longitud de cuerda.

3. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque cada módulo extrudido se introduce de forma parcial en el módulo extrudido contiguo a éste y de mayor longitud de cuerda.

4. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque cada módulo extrudido se introduce de forma total en el módulo extrudido contiguo a éste y de mayor longitud de cuerda.

5. Pala modular extrudida según la reivindicación 1, 2 y 3 caracterizada porque la longitud de cada módulo extrudido viene determinada por la longitud efectiva, longitud expuesta al viento, de dicho módulo extrudido más la longitud que se introduce hbox{dicho módulo extrudido en el módulo extrudido contiguo a éste y de mayor longitud de cuerda.

6. Pala modular extrudida según la reivindicación 1, 2 y 4 caracterizada porque la longitud de cada módulo extrudido viene determinada por la longitud efectiva, longitud expuesta al viento, de dicho módulo extrudido más la longitud que se introduce dicho módulo extrudido en cada uno de los módulos extrudidos contiguos a éste llegando hasta el buje del rotor.

7. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque el corte de cada uno de los módulos extrudidos se realiza mediante un corte recto que forma un ángulo Ω con el eje longitudinal de dicho módulo extrudido, este ángulo Ω está comprendido entre 0 y 90º.

8. Pala modular extrudida según la reivindicación 7 caracterizada porque los distintos ángulos Ω₁1, Ω₂, Ω₃, Ω₄, ..., Ω_n de los distintos módulos extrudidos (1), (2), (3), (4), ... (n), son, o no, iguales.

9. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque el corte de los distintos módulos extrudidos se realiza con forma curva o cualquier forma geométrica.

10. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos (1), (2), (3) y (4) presentan un perfil abierto.

11. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos (17), (18), (19) y (20) presentan un perfil cerrado.

12. Pala modular extrudida según la reivindicación 11 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos (17), (18), (19) y (20) comprenden un solo tramo, es decir, se realizan mediante una matriz.

13. Pala modular extrudida según la reivindicación 11 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos de perfil cerrado comprenden al menos dos tramos (21) y (22); (23) y (24); (25) y (26).

14. Pala modular extrudida según la reivindicación 10 caracterizada porque al menos un módulo extrudido comprende dos o más tramos (12) y (13).

15. Pala modular extrudida según la reivindicación 11 caracterizada porque al menos un módulo extrudido comprende varios tramos extrudidos a modo de sectores (30), (31), (32) y (33).

16. Pala modular extrudida según la reivindicación 11 caracterizada porque se incorpora un refuerzo o alma (35) en al menos un módulo extrudido.

17. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos presentan un ángulo de torsión φ en cada uno de los módulos extrudidos.

18. Pala modular extrudida según la reivindicación 17 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos (1), (2), (3), (4),... (n) presentan diferentes pasos de ángulos de torsión φ₁, φ₂, φ₃, ..., φ_n que son, o no, iguales.

19. Pala modular extrudida según la reivindicación 17 y 18 caracterizada porque el ángulo de torsión φ está delimitado por:

- la posición relativa del perfil interior respecto del perfil exterior, y por;

- el espesor del modulo extrudido.

20. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque presenta al menos una pieza de acoplamiento o unión (36) que une dos módulos extrudidos contiguos.

21. Pala modular extrudida según la reivindicación 20 caracterizada porque la pieza de acoplamiento o unión (36) incorpora una variación del ángulo de torsión φ para modificar y obtener el ángulo de ataque deseado para cada módulo extrudido.

22. Pala modular extrudida según la reivindicación 20 caracterizada porque la pieza de acoplamiento o unión (36) se une a los distintos módulos extrudidos mediante cualquier elemento de fijación conocido.

23. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos presentan, o no, longitudes iguales.

24. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque los distintos módulos extrudidos presentan un perfil interior y otro exterior.

25. Pala modular extrudida según la reivindicación 24 caracterizada porque el perfil interior de un módulo extrudido sirve de guía para el perfil exterior del módulo extrudido contiguo a éste y de mayor longitud de cuerda.

26. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque presenta al menos una pieza de transición (14) entre dos módulos extrudidos contiguos (1) y (2); incorporando también otra pieza de transición para cada una de las sucesivas parejas de módulos extrudidos que presenta la pala.

27. Pala modular extrudida según la reivindicación 26 caracterizada porque cada una de las piezas de transición (14), (15) y (16) se une a los módulos extrudidos mediante cualquier elemento de fijación conocido (6).

28. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 caracterizada porque la unión de los distintos módulos extrudidos se realiza mediante remaches (7), tornillos (9) o soldadura (8).

29. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque los módulos o tramos extrudidos son realizados mediante cualquier material conocido extrudible como por ejemplo aluminio, magnesio, cobre, ..., o cualquier plástico extrudible.

30. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque la pala se rellena de espuma, resina epoxi, fibra de carbono, fibra de vidrio o cualquier material con el fin de aportar mayor rigidez al conjunto.

31. Pala modular extrudida según la reivindicación 1 y 2 caracterizada porque se destina a aplicaciones de aerogeneradores, turbinas, palas de aviación, helicópteros, juguetes, etcétera.