Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas,

que consiste en disponer dos bulones paralelos (1 y 2) pasando a través de los laminados de los tramos de pala (3 y 4) a unir, y entre dichos bulones unas varillas (5 y 6) paralelas a·los laminados de los tramos (3 y 4), por la parte exterior y por la parte interior de los mismos, con acoplamiento de las varillas (5 y 6) respecto de los bulones (1 y 2) mediante sistemas mecánicos que determinan un tensado de apriete entre los bulones (1 y 2)

Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con las palas de aerogenerador que se construyen partidas en tramos para facilitar la fabricación y el transporte, proponiendo un sistema de amarre para establecer la unión del montaje entre los tramos componentes de dichas palas, con ventajas para la realización operativa de dicha unión y mínimo requerimiento de alteración estructural de la formación constructiva de los tramos a unir.

Estado de la técnica

Los primeros aerogeneradores que fueron instalados con fines de producción eléctrica a nivel industrial, proporcionaban una potencia nominal de 20 a 60 KW, habiendo aumentado paulatinamente el tamaño y potencia de las máquinas desarrolladas, hasta los aerogeneradores actuales que alcanzan 5 MW, implicando la utilización de palas del orden de 60 metros de longitud.

En algunos casos, dadas las dimensiones de dichas palas y dependiendo del emplazamiento, orografía y leyes locales, su transporte es imposible mientras que en otros casos, a pesar de que es técnicamente viable, éste genera costes prohibitivos.

Teniendo en cuenta tales factores, se viene trabajando en el desarrollo de proyectos relacionados con el diseño y fabricación de palas partidas formadas por tramos transportables por separado, para unirse posteriormente en el montaje constructivo del aerogenerador en el lugar de instalación, consiguiéndose con ello ventajas importantes, entre las que cabe destacar:

- Reducción del coste de transporte, ya que no se requieren vehículos especiales, ni es necesario realizar cortes de circulación.

- Accesibilidad a emplazamientos complicados, ya que al poder utilizar vehículos de menor tamaño aumenta la posibilidad de poder alcanzar emplazamientos con orografía compleja, reduciéndose el costo asociado a la realización de pistas forestales que permitan el acceso a dichos emplazamientos.

- Mejora de la calidad, por la fabricación de elementos con dimensiones más reducidas que optimizan procesos como la infusión de la resina, reduciendo la dispersión de propiedades y, consecuentemente, aumentando la resistencia del producto final.

- Aumento de la productividad, ya que al trabajar con componentes de menor tamaño, se reduce considerablemente el tiempo de infusión y curado de construcción, pudiendo asimismo trabajar en paralelo con varios moldes.

- Se introduce el concepto de la modularidad, pudiendo realizarse familias de piezas con diseños comunes, que se pueden combinar de manera selectiva en función de los requerimientos de las palas en cada caso, con posibilidad de sustituciones parciales para la reparación en los casos de deterioro.

Sin embargo, tecnológicamente, el concepto de las palas partidas presenta un problema en lo que se refiere a la unión de los tramos componentes, debiendo cumplir dicha unión las siguientes condiciones:

- Fiabilidad, siendo en este aspecto necesario definir un sistema con "incertidumbre" baja, para reducir el coeficiente de seguridad a aplicar en los diseños.

- Accesibilidad, de tal forma que la unión pueda realizarse desde el exterior de la pala, permitiendo realizar todas las operaciones e inspecciones necesarias con comodidad.

- Mantenimiento nulo o mínimo que asegure la eficiencia mecánica de la unión a lo largo de la vida útil de la pala.

- Condicionante mínimo sobre el diseño de la pala, intentando, entre otros factores, no engrosar excesivamente el laminado constructivo en la zona de la unión, ya que este efecto repercute directamente en el aumento de peso de pala y su mayor coste de fabricación.

Con la intención de dar el cumplimiento óptimo a tales condiciones, se han desarrollado diferentes técnicas de unión de los tramos componentes de palas. De entre todas ellas, la Patente US 2006083611 propone una unión mediante dos bridas metálicas, una por el interior y la otra por el exterior del laminado, las cuales abrazan unos tornillos pasantes, realizándose el tensado de la unión mediante unas piezas a modo de arandelas con forma de cazoleta que apoyan sobre un plano en funciones de cuña. Con esta solución el tensado adolece de efectividad, precisión y fiabilidad.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un sistema de amarre basado en unas particulares características de realización, permitiendo establecer la unión de los tramos componentes de las palas partidas de aerogenerador en condiciones muy ventajosas.

Este sistema de amarre objeto de la invención se determina con dos bulones semicilíndricos paralelos que atraviesan el laminado de los tramos a unir, estableciéndose una unión de tensado entre dichos bulones mediante unas varillas que se disponen en sentido longitudinal por el interior y por el exterior de dicho laminado.

La unión entre las varillas y los bulones puede hacerse mediante cualquier tipo de sujeción mecánica que permita establecer un apriete de tensado entre los bulones. Según una variante de aplicación, pueden utilizarse tuercas roscadas a las varillas, haciendo tope dichas tuercas con la parte plana de los bulones. Esta solución, además de ser económicamente ventajosa por utilizar componentes normalizados, permite realizar el tensado de la unión con mucha precisión, aunque las operaciones de montaje y desmontaje sean lentas, debido al necesario accionamiento de las tuercas, requiriendo además una inspección periódica.

En otro método de realización de similar concepto se disponen tuercas provistas con un perfil dentado exterior, las cuales pueden ser accionadas desde el exterior mediante un tornillo sinfín que favorece un apriete sencillo y automático, aunque esta realización resulta muy compleja y costosa.

Según otra variante de ejecución las varillas se insertan a través de bulones que alojan un sistema de carraca, siendo más rápido el montaje, con una periodicidad de mantenimiento menor, pero con desmontaje difícil si no se define un sistema específico para este fin, resultando además el ajuste de la tensión según valores no continuos, ya que el apriete se realiza por saltos de dientes.

La aplicación del sistema se puede realizar en montaje recto, es decir manteniendo la continuidad del plano exterior de las paredes confrontadas de los tramos que se unen, con lo cual los elementos de la unión que quedan en la parte exterior alteran el perfil aerodinámico, siendo causa de ruidos y de una reducción de la eficiencia energética de la pala, por lo que se prevé el cubrimiento con una carena para eliminar esos inconvenientes.

Para preservar el perfil aerodinámico de la pala, la aplicación del sistema se puede realizar en un montaje curvo, es decir conformando los tramos de pala con unas zonas remetidas en las partes destinadas para la incorporación del sistema de amarre, disponiendo en esas zonas, después de realizarse la unión, una tapa de cubrimiento para determinar la continuidad del plano superficial del perfil aerodinámico.

Con todo ello, el sistema de amarre propuesto determina una unión que ofrece ventajas en diferentes aspectos, entre los que se puede destacar:

- No se debilita el laminado de los tramos que se unen, dado que las varillas con las que se realiza el tensado de la unión van por el exterior y por el interior del perfil aerodinámico, por lo que la sección útil del laminado no se reduce, y por lo tanto no es necesario engrosarlo en la misma magnitud que lo que requiere una solución en la que una única varilla atraviesa el laminado por su interior.

- Se consiguen líneas de fuerza simétricas ya que, dada la topología del amarre, con varillas de tensión a ambos lados del laminado, las líneas de fuerza se reparten de manera simétrica a través de dichas varillas, eliminando momentos flectores residuales de segundo orden.

- Se obtiene una unión pretensada, consiguiendo que la fuerza de separación entre los tramos que se unen se absorba por tracción en las varillas y por descompresión del laminado, reduciéndose el rango de tensiones en la parte metálica de forma que aumenta la resistencia a la fatiga.

- No se utilizan adhesivos, con lo que se eliminan los posibles defectos e incertidumbres asociados a este tipo de unión, definiéndose como consecuencia coeficientes de seguridad menores en el diseño, y optimizando...

1. Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas, destinado para establecer la unión entre los tramos componentes que se construyen independientes para facilitar el transporte individual de los mismos hasta el lugar de instalación de la máquina, caracterizado porque se determina con dos bulones (1 y 2) que se disponen paralelos atravesando perpendicularmente a los laminados de los tramos de pala (3 y 4) a unir, incorporándose entre dichos bulones dos varillas (5 y 6) que se disponen paralelas a estos laminados (3 y 4), por la parte interior y por la parte exterior de los mismos, con acoplamiento de dichas varillas (5 y 6) respecto de los bulones (1 y 2) mediante sistemas mecánicos que determinan un tensado de apriete entre estos últimos.

2. Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la unión de las varillas (5 y 6) respecto de los bulones (1 y 2) se establece con un apriete mediante tuercas (10) que se roscan en los extremos de las varillas (5 y 6), haciendo tope por la parte exterior de los bulones (1 y 2).

3. Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la unión de las varillas (5 y 6) respecto de los bulones (1 y 2) se establece mediante un acoplamiento de carraca entre el perfil dentado (11) de las varillas (5 y 6) y unas piezas especiales de enganche (12) incorporadas en los bulones (1 y 2).

4. Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la unión de las varillas (5 y 6) respecto de los bulones (1 y 2) se establece mediante tuercas especiales (10.1) con un perfil dentado exterior (14) accionadas desde el exterior mediante un tornillo sinfín (15).

5. Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la disposición del montaje entre los bulones (1 y 2) y las varillas (5 y 6) se establece en zonas rectas del laminado de los tramos de pala (3 y 4), incorporándose sobre los elementos que sobresalen en el exterior una carena (7) de cubrimiento.

6. Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque la disposición del montaje entre los bulones (1 y 2) y las varillas (5 y 6) se establece en zonas remetidas (8) de los laminados de los tramos de pala (3 y 4), cerrándose el hueco de dichas zonas remetidas (8) mediante una tapa (9) que queda enrasada con la geometría original del perfil aerodinámico.

7. Sistema de amarre para la unión de tramos de palas de aerogenerador partidas, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque los bulones (1 y 2) pasan a través de los laminados de los tramos de pala (3 y 4) por aberturas especiales (13) que permiten actuar desde el exterior sobre las uniones de la varilla interior (6) con los mencionados bulones (1 y 2).