Una pala de turbina eólica (100) que tiene un lado de succión y un lado de presión,

lados que están conectados en un borde de ataque (114) y un borde de salida (112), incluyendo la pala (100) un cuerpo de pala (116; 216; 316) y una o más secciones de superficie aerodinámica de forma modificable en el área del borde de salida (112) de la pala (100), teniendo cada una de la una o más secciones de superficie aerodinámica de forma modificable un revestimiento de presión (120) y un revestimiento de succión (122), caracterizada porque el revestimiento de succión (122) está fijado a o es integral con el cuerpo de pala (116; 216; 316), y porque el revestimiento de presión (120) es móvil de manera deslizante con respecto al cuerpo de pala (116; 216; 316), de manera que una fuerza aplicada a uno de dichos revestimientos (120; 122) hace que dicho revestimiento de presión (120) deslice con respecto al cuerpo de pala (116; 216; 316), para modificar así la forma de la superficie aerodinámica del borde de salida (112), en la que - al menos el 10% de la longitud del borde de salida (112), cuando se mide desde una porción de punta (104) hasta una porción de cubo de la pala, es de forma modificable, y en la que - la porción de forma modificable del borde de salida (112) está más cerca de una porción de punta (104) de la pala que de una porción de cubo de la misma

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a una pala de turbina eólica que comprende una o más secciones de superficie aerodinámica modificables que están sujetas al cuerpo de pala, estando adaptadas las secciones de superficie aerodinámica para modificar la forma de la superficie aerodinámica de un borde de salida de la pala. Por otra parte, la presente invención se refiere a una turbina eólica que comprende al menos una de la pala de turbina eólica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Las palas de turbinas eólicas que están adaptadas para cambiar la forma durante el uso son conocidas en la técnica. Uno de tales ejemplos se desvela en el documento WO2004/088130 que desvela una pala de turbina eólica que comprende una o más secciones de superficie aerodinámica de forma modificable en las que la superficie exterior de cada una de las superficies aerodinámicas de forma modificable es sustancialmente continua en toda su forma y un medio de accionamiento para proporcionar los cambios de forma en las secciones de superficie aerodinámica de forma modificable.

Sin embargo, los sistemas conocidos pueden presentar escasa estabilidad mecánica. Por otra parte, los sistemas conocidos están hechos generalmente de materiales caros.

El documento de la técnica anterior FR-A-2290585 desvela una pala que comprende las características del preámbulo de la reivindicación 1. En vista de la pala desvelada en el documento FR-A-2290585, la presente invención trata de reducir las variaciones de carga sobre la pala debidas a la turbulencia, cizalladura del viento, sombra de la torre, y/o ráfagas.

Un objeto de una realización preferida de la presente invención es proporcionar una alternativa a los sistemas conocidos para cambiar el perfil de una pala de turbina eólica. Por otra parte, un objeto de una realización preferida de la presente invención es proporcionar una solución sencilla y fiable para cambiar el perfil de una pala de turbina eólica. Además, un objeto de una realización preferida de la presente invención es proporcionar un sistema económico para cambiar el perfil de una pala de turbina eólica.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

En un primer aspecto, la presente invención se refiere a una pala de turbina eólica según la reivindicación 1.

Gracias a la provisión de secciones de superficie aerodinámica de forma modificable, las realizaciones preferidas de las invenciones reducen las variaciones de carga sobre la pala. Tales variaciones de carga pueden provenir, por ejemplo, de la turbulencia, la cizalladura del viento, la sombra de la torre, ráfagas y errores de guiñada. Las realizaciones de la invención proporcionan una reducción general de la masa de la turbina, incluyendo la masa de las palas, la torre, el cubo y la cimentación, o permiten un mayor tamaño de rotor, es decir, mayor producción de energía, al mismo nivel de carga en relación con un menor rotor sin secciones de borde de salida de forma modificable.

En comparación con las secciones de superficie aerodinámica de forma modificable de la técnica anterior, las realizaciones de la pala según la presente invención son beneficiosas con respecto a estabilidad mecánica y costes. Las partes no móviles de la pala, incluyendo el cuerpo de pala y/o el primer revestimiento, pueden estar hechas de cualquier material usado en la producción de palas de turbinas eólicas, y se dispone de una diversidad de materiales para el segundo revestimiento. Ejemplos de materiales para el segundo revestimiento, que pueden ser suficientemente flexibles y sin embargo suficientemente rígidos para resistir las cargas aerodinámicas incluyen plástico reforzado con fibra de vidrio (GRP), Kevlar, carbono, caucho, madera, fibra de carbono, epoxi, y aluminio. Por ejemplo, en una pala de 1 m de cuerda el borde de salida móvil podría ser 0,3 m a lo largo de la cuerda y de 3 mm de grosor de GRP. La presión diferencial a través del borde de salida podría ser 3 kN/m2 ejerciendo una fuerza a lo largo de la cuerda de aproximadamente 0,9 kN por m de longitud y un BM de 0,135 kNm por m de longitud. Esto puede equilibrarse por una fuerza de 1,5 kN por m de longitud con un brazo de palanca típico de 90 mm en la articulación deslizante. Esto puede equilibrarse en una realización con accionamiento por vacío mediante un diferencial de presión de vacío de más de 90 mm de 33 kN/m2 o 1/3 rd bar. El movimiento de la articulación deslizante para obtener una fuerte curvatura y un importante aumento de sustentación es del orden de 10 mm.

En el presente contexto, debería entenderse que el término “deslizamiento” engloba cualquier movimiento lineal o de rotación entre el segundo revestimiento y el cuerpo de pala.

En el presente contexto, debería entenderse que el término “turbina eólica” incluye cualquier máquina capaz de extraer energía del aire en movimiento y convertir tal energía en energía mecánica y/o eléctrica.

La capacidad del segundo revestimiento para deslizar con respecto al cuerpo de pala confiere el beneficio de que puede asegurarse la continuidad del perfil desde el borde de ataque hasta el borde de salida en las realizaciones preferidas de la invención.

Preferentemente, la longitud a lo largo de la cuerda y el espesor de la sección de borde de salida deformable no cambian cuando se deforma la sección.

El revestimiento de succión está fijado a o es integral con el cuerpo de pala, mientras que el revestimiento de presión es móvil (deslizante) con respecto al cuerpo de pala.

La pala de la turbina eólica comprende preferentemente un controlador capaz de controlar la forma de la al menos una sección de superficie aerodinámica de forma modificable, por ejemplo, mediante un accionador, para adaptar la forma de la(s) sección(es) de superficie aerodinámica de forma modificable a las condiciones externas. Tales condiciones pueden incluir, por ejemplo, la velocidad del viento, la dirección del viento, las rpm del ala, la carga del generador, la deflexión de las palas, la tasa de deflexión de la pala, la aceleración de la pala, el ángulo de entrada de flujo, la distribución seccional de la presión, y/o el momento flector de la raíz de la pala. El control del accionador preferentemente asegura la continuidad del perfil desde el borde de ataque hasta el borde de salida en cualquier posición a lo largo de la superficie de la pala.

Las partes del borde de salida pueden estar sujetas de manera desmontable al cuerpo de pala, por ejemplo, por medio de un perno y una tuerca, permitiendo así que las secciones de superficie aerodinámica sean sustituidas o revisadas. En una realización, el primer revestimiento, es decir, no móvil, está formado íntegramente con el cuerpo de pala, formando así el primer revestimiento una extensión del cuerpo de pala. La pala o las secciones de superficie aerodinámica pueden comprender un material ligero como plástico reforzado con fibra de vidrio o Kevlar, carbono, caucho o madera. El cuerpo de pala puede estar hecho, por ejemplo, de los materiales anteriormente mencionados y/o de fibra de carbono, epoxi, aluminio, y/o de elementos pultrusionados, como se describe en la patente europea Nº 1417409B1.

El revestimiento de presión puede ser móvil de manera deslizante transversalmente a una dirección longitudinal de la pala. En una realización, al menos una parte del segundo revestimiento está adaptada para superponerse a al menos una parte del cuerpo de pala durante dicho movimiento deslizante. Para reducir la turbulencia en el área de superposición, el cuerpo de pala puede definir en dicha área de superposición un hueco para recibir la parte superpuesta de la superficie aerodinámica de manera que durante el movimiento relativo entre la superficie aerodinámica y el cuerpo de pala la parte superpuesta del revestimiento de presión puede meterse en o sacarse del hueco.

La pala puede comprender al menos una cámara de forma modificable definida por al menos una pared, que forma parte de o está conectada a uno de dichos revestimientos, de manera que el segundo revestimiento se mueve cuando se aplica la fuerza a la pared de la cámara. Por ejemplo, para generar el movimiento relativo entre la superficie aerodinámica y el cuerpo de pala, cada una de la secciones de superficie aerodinámica de forma modificable puede comprender una cámara de presión que, cuando se presuriza o despresuriza, proporciona dicha fuerza. En el contexto de la presente invención, el... [Seguir leyendo]

1. Una pala de turbina eólica (100) que tiene un lado de succión y un lado de presión, lados que están conectados en un borde de ataque (114) y un borde de salida (112), incluyendo la pala (100) un cuerpo de pala (116; 216; 316) y una o más secciones de superficie aerodinámica de forma modificable en el área del borde de salida (112) de la pala (100), teniendo cada una de la una o más secciones de superficie aerodinámica de forma modificable un revestimiento de presión (120) y un revestimiento de succión (122), caracterizada porque el revestimiento de succión

(122) está fijado a o es integral con el cuerpo de pala (116; 216; 316), y porque el revestimiento de presión (120) es móvil de manera deslizante con respecto al cuerpo de pala (116; 216; 316), de manera que una fuerza aplicada a uno de dichos revestimientos (120; 122) hace que dicho revestimiento de presión (120) deslice con respecto al cuerpo de pala (116; 216; 316), para modificar así la forma de la superficie aerodinámica del borde de salida (112), en la que -al menos el 10% de la longitud del borde de salida (112), cuando se mide desde una porción de punta (104) hasta una porción de cubo de la pala, es de forma modificable, y en la que -la porción de forma modificable del borde de salida (112) está más cerca de una porción de punta (104) de la pala que de una porción de cubo de la misma.

2. Una pala según la reivindicación 1, en la que dicho revestimiento de presión (120) es móvil de manera deslizante transversalmente a una dirección longitudinal de la pala (100).

3. Una pala según la reivindicación 1 ó 2, en la que la pala (100) comprende al menos una cámara de forma modificable (128; 228; 328; 428) definida por al menos una pared (138; 342), que forma parte de o está conectada a uno de dichos revestimientos (120; 122), de manera que el revestimiento de presión (120) se mueve cuando se aplica la fuerza a la pared de la cámara (138; 342).

4. Una pala según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en la que cada una de las secciones de superficie aerodinámica de forma modificable comprende una cámara de presión (128; 228; 328; 428) que, cuando se presuriza o despresuriza, proporciona dicha fuerza.

5. Una pala según la reivindicación 4, en la que la pala (100) comprende un depósito de vacío (428) y/o un depósito de aire comprimido.

6. Una pala según la reivindicación 4 ó 5, que además comprende un accionador para cambiar la presión en la cámara de presión (128; 228; 328; 428) de al menos una de las secciones de superficie aerodinámica.

7. Una pala según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que al menos el 5% de la pala (100) en la dirección desde el borde de salida (112) hacia el borde de ataque (114), cuando se mide en una dirección de la cuerda de la pala (100), es de forma modificable.

8. Una pala según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que dichos revestimientos (120; 122) son suficientemente flexibles para curvarse para permitir que la forma de la superficie aerodinámica de la pala (100) cambie y suficientemente rígidos para resistir las cargas aerodinámicas.

9. Una pala según la reivindicación 8, en la que la flexibilidad de los revestimientos (120; 122) se gradúa en la dirección de la cuerda de la pala (100).

10. Una turbina eólica que comprende al menos una pala (100) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

11. Una turbina eólica según la reivindicación 10, que además comprende un accionador para proporcionar dicha fuerza.

12. Una turbina eólica según la reivindicación 11, en la que dicho accionador comprende una fuente de vacío y/o de presión.

13. Una turbina eólica según la reivindicación 11 ó 12, que comprende una pluralidad de palas (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1-8, y una fuente de vacío conectada a al menos dos de las palas.

14. Una turbina eólica que comprende una torre, un extremo de la cual está configurado para ser fijado al terreno, y en un extremo opuesto de la cual está montada una góndola, comprendiendo además la turbina eólica:

- un árbol motor sostenido por la góndola;

- un rotor que comprende una pluralidad de palas de turbina eólica (100) según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, estando el rotor montado en dicho árbol motor;

en la que el árbol motor está conectado a o forma parte de una cadena de transmisión, que está conectada a un generador, que está sostenido por la góndola, y que está configurado para convertir la energía mecánica entregada desde el rotor hasta el árbol motor en energía eléctrica.