SISTEMA DE REFRIGERACION DE AEROGENERADORES.

El sistema de refrigeración de aerogeneradores de la invención se basa en el enfriamiento del interior de la góndola del aerogenerador desde el interior de la torre y consta de un sistema de producción de agua refrigerada,

ubicado en el exterior del aerogenerador, conectado mediante tuberías frigoríficas a un grupo hidráulico para acumulación y bombeo del agua refrigerada que se impulsa por medio de tuberías hidráulicas hasta una unidad terminal, compuesta de una batería de intercambio térmico y un ventilador, que se localiza lo más próxima posible a la góndola del aerogenerador y en la cual se enfría el aire del interior de la torre y se impulsa enfriado al interior de la góndola y cuyo funcionamiento es gestionado por un sistema de control que monitoriza constantemente la temperatura y/o humedad existentes

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200902135.

Solicitante: GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: NAVARRA.

Inventor/es: ALVAREZ ALONSO,OSCAR, LANDETA MANZANO,BEÑAT.

Fecha de Solicitud: 10 de Noviembre de 2009.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 16 de Noviembre de 2011.

Clasificación PCT:

  • F03D11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase.

Fragmento de la descripción:

Sistema de refrigeración de aerogeneradores.

Objeto de la invención

La presente invención está relacionada con los aerogeneradores y más concretamente con los sistemas de refrigeración que se emplean en su interior en climas de temperaturas elevadas y para refrigerar los componentes internos.

Antecedentes de la invención

Las instalaciones de aerogeneradores en zonas donde el clima alcanza elevadas temperaturas y/o elevados porcentajes de humedad presentan la dificultad de conseguir que dichos aerogeneradores trabajen en condiciones nominales, no pudiendo trabajar a máxima capacidad.

Una de las principales causas de este inconveniente radica en las propias limitaciones que marcan los componentes internos de los aerogeneradores ubicados en la góndola del aerogenerador frente a la temperatura, como es el caso de la multiplicadora y el generador.

Por otro lado, no solo la temperatura externa provoca una elevada temperatura en el interior de la góndola del aerogenerador, sino que los propios equipos generan calor debido a su funcionamiento, que debe ser disipado, para poder obtener un rendimiento óptimo de la instalación. A altas temperaturas los sistemas de disipación de calor por ventilación resultan insuficientes.

Se conocen en el Estado de la Técnica soluciones como las descritas en las Patentes WO2007110718, WO2008102184 y US6676122, sin embargo estas soluciones plantean el inconveniente de resultar invasivas en cuanto al espacio existente en el aerogenerador, ya que en muchos casos requieren el rediseño de los equipos y sistemas además de una redistribución de los mismos.

Por último, ninguno de los antecedentes del Estado de la Técnica plantea una solución que combine la problemática de la temperatura con la problemática derivada de ambientes con elevada humedad, en los que se presentan problemas de corrosión en los equipos, además de derivaciones y/o cortocircuitos que afectan a los sistemas electrónicos.

Descripción de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone un sistema de refrigeración en aerogeneradores, que gracias a sus características constructivas y funcionales resulta realmente ventajoso frente a las soluciones convencionales, garantizando el funcionamiento del aerogenerador en condiciones nominales cuando la temperatura y/o la humedad exceda los límites marcados por los componentes del propio aerogenerador, así como resultando poco invasivo en la implantación en el interior del propio aerogenerador, por cuanto se evita el rediseño de componentes y sistemas existentes, así como la redistribución del espacio interior para su alojo.

El sistema de refrigeración puede ser instalado tanto en aerogeneradores ya instalados y en funcionamiento que requieran de una refrigeración, como en nuevos aerogeneradores previamente a su instalación en cualquier parque de aerogeneradores.

El equipo de refrigeración propuesto se basa en el enfriamiento del interior de la góndola del aerogenerador desde el interior de la torre y para ello consta de un sistema de producción de agua refrigerada, ubicado en el exterior del aerogenerador, conectado mediante tuberías frigoríficas a un grupo hidráulico para acumulación y bombeo del agua refrigerada que se impulsa por medio de tuberías hidráulicas hasta una unidad terminal, compuesta de una batería de intercambio térmico y un ventilador, que se localiza lo más próxima posible a la góndola del aerogenerador y en la cual se enfría el aire del interior de la torre y se impulsa enfriado al interior de la góndola.

El equipo también dispone de un sistema de deshumidificación que garantiza que la humedad relativa en el interior de la torre no supera un valor predeterminado, por ejemplo un 75%, el cual pudiera provocar corrosión y/o derivaciones y cortocircuitos, y que no sea excesivamente bajo, por ejemplo inferior al 30%, para evitar la aparición de problemas por acumulación de electricidad estática.

El funcionamiento del equipo es regulado por un sistema de control que monitoriza constantemente la temperatura y/o humedad existentes, de manera que en función de la temperatura existente en el interior de la torre, si ésta excede una temperatura de consigna prefijada, el sistema activa el equipo. Por otro lado, siempre que se sobrepase una temperatura exterior determinada, el equipo arrancará para mantener la reserva del depósito de agua fría, y así poder suministrar agua de forma instantánea a la temperatura adecuada cuando se supere la temperatura interior de consigna.

Así mismo, cuando la humedad relativa en el interior de la torre sea superior al valor de humedad superior predeterminado, es decir 75%, el controlador activará el sistema de refrigeración, independientemente del valor de la temperatura existente en el interior de aerogenerador.

El sistema de producción de agua refrigerada está constituido por una moto-condensadora, ubicada en el exterior de la torre, y un grupo hidráulico compuesto principalmente por un intercambiador térmico, un depósito de inercia, un vaso de expansión, y una bomba, todo bajo la plataforma inferior de acceso al aerogenerador.

El agua, enfriada en dicho sistema de producción de agua refrigerada, se bombea a través de unas tuberías hidráulicas que se localizan en el interior de la torre, conectadas entre el grupo hidráulico y la unidad terminal ubicada en la plataforma de la torre más próxima a la góndola del aerogenerador, donde a través de unas baterías de intercambio térmico aire-agua a la que llegan las tuberías hidráulicas, el aire del interior de la góndola será enfriado y propulsado mediante un ventilador hacia el interior de la góndola.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una perspectiva esquemática de la instalación del sistema en un aerogenerador.

La figura 2 muestra una perspectiva en detalle de la unidad terminal del sistema objeto de la invención.

La figura 3 muestra una vista explosionada del difusor rotativo de la unidad terminal de la invención.

Descripción de una realización preferencial

Tal y como se muestra en la figura 1 el equipo de refrigeración consta de tres etapas diferenciadas, una primera etapa (1) de producción de agua refrigerada, una segunda etapa (2) de acumulación y bombeo de dicha agua fría y una tercera etapa (3) de intercambio térmico aire-agua e impulsión del aire enfriado, localizándose la primera etapa (1) en el exterior del aerogenerador, la segunda en el interior, bajo la plataforma inferior (4) de acceso al interior del aerogenerador, mientras que la tercera etapa (3) se encuentra ubicada en el interior del aerogenerador en la parte más próxima a la góndola (8), y más concretamente en la última plataforma (5) de la torre (6).

La primera etapa (1) del sistema está constituida por una moto-condensadora (1.1) ubicada en el exterior de la torre (6) y unas tuberías frigoríficas (1.2) que conectan con el intercambiador o evaporador (2.1) montado en un grupo hidráulico (no representado) a través de una abertura (7.1) en la puerta (7) de acceso al interior de la torre (6) del aerogenerador, concretamente bajo la plataforma inferior.

La segunda etapa (2) consta de un depósito de inercia donde el agua refrigerada es almacenada, y un vaso de expansión para absorber las dilataciones del grupo hidráulico, además de una moto-bomba (no representados). En esta etapa el agua fría es bombeada hasta la unidad terminal (3) a través de al menos una tubería hidráulica de impulsión (2.2), aislada térmicamente, que parte del intercambiador (2.1) y retorna más caliente por al menos otra tubería (2.2) que parte desde la unidad terminal (3) hasta el intercambiador (2.1). El conjunto se alimenta eléctricamente desde un armario eléctrico de fuerza y mando (no representado) dispuesto ex profeso.

La tercera etapa (3), la unidad terminal, está constituida por un módulo de baterías (3.1) de intercambio térmico aire-agua montadas sobre un bastidor (no representado), dispuesto en la aspiración de un ventilador (3.3), y conectado al mismo mediante un conducto (3.4). El módulo (3.1) se encuentra suspendido bajo la plataforma (5) con el fin de enfriar el aire del interior de la torre (6), para que una vez refrigerado sea impulsado por el ventilador (3.3) situado sobre la plataforma (5) al interior de la góndola (8) del aerogenerador a través de un difusor rotativo (3.2).

El difusor rotativo (3.2) está...

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, del tipo que se emplean en la disipación del calor de los equipos del interior de la góndola del aerogenerador, caracterizado porque consta de un sistema de producción (1) de agua refrigerada conectado a una etapa (2), ubicada bajo la plataforma (4) inferior de la torre (6), de acumulación y bombeo de dicha agua refrigerada hasta una unidad terminal (3) dispuesta próxima a la góndola (8), en la que el aire del interior de la torre (6) es enfriado e impulsado al interior de la góndola (8) del aerogenerador en función de la temperatura y/o humedad detectados por un sistema de control (no representado).

2. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema de control (no representado) activa el sistema de refrigeración cuando la temperatura en el interior de la góndola (8) es superior a una temperatura de consigna prefijada.

3. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema de control (no representado) activa el sistema de producción (1) de agua refrigerada si la temperatura ambiente exterior supera un determinado valor de consigna predeterminado.

4. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema de control activa el sistema de refrigeración cuando detecta una humedad relativa media en el interior de la góndola (8) superiora un valor superior predeterminado o inferior a un valor inferior predeterminado.

5. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema de producción (1) de agua refrigerada está constituido por una motocondensadora (1.1), un grupo hidráulico (no representado) y unas tuberías frigoríficas (1.2).

6. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la quinta reivindicación, caracterizado porque la motocondensadora (1.1) del sistema de producción (1) de agua refrigerada se ubica en el exterior de la torre (6), mientras que el grupo hidráulico (no representado) se encuentra en el interior de la torre (6) bajo la plataforma (4) de acceso.

7. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque la unidad terminal (3) consta de un módulo de baterías (3.1) de intercambio térmico aire-agua montadas sobre un bastidor, dispuesto en la aspiración de un ventilador (3.3), y conectado al mismo mediante un conducto (3.4) y de un difusor rotativo (3.2).

8. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la séptima reivindicación, caracterizado porque módulo de baterías (3.1) de intercambio térmico aire-agua de la unidad terminal (3) se encuentran suspendidas a través de una abertura de la plataforma (5) de la torre (6) más próxima a la góndola (8) del aerogenerador.

9. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la séptima reivindicación, caracterizado porque el difusor rotativo (3.2) gira solidariamente al giro de la góndola (8) del aerogenerador.

10. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la séptima reivindicación, caracterizado porque el difusor rotativo (3.2) se compone de un anillo exterior (9) solidario a la torre (6) que determina un conducto (9.1) por el que accede el aire impulsado por el ventilador (3.3) y un anillo interior (10) solidario a la góndola (8) del aerogenerador que determina unas guías (10.1) en las que se monta el anillo exterior (9) además de una abertura (10.2) por la que el aire frío sale siempre en la misma dirección con respecto a la góndola (8) del aerogenerador.

11. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema de control consta de sensores de humedad y temperatura en el interior del aerogenerador.

12. Sistema de refrigeración en un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque su ciclo es reversible pudiendo generar tanto agua caliente como agua fría.


 

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