Método para alinear un componente en una dirección del viento y sensor para determinar la desalineación del componente en relación con una dirección del viento.

Método para alinear un rotor (2) montado en una góndola (5) de turbina eólica en una dirección (13) del viento,

comprendiendo la góndola (5) un sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) que está ubicado de manera que al menos parte del sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) está expuesta al viento, que comprende las etapas de:

- medir una señal dependiendo del viento, y

- hacer girar la góndola (5) con el rotor (2) dependiendo de la señal medida,

- estando ubicado el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) de manera que produce una señal con una norma extrema cuando la góndola (5) con el rotor (2) está alineada con el viento,

- haciéndose rotar la góndola (5) con el rotor (2) hasta que la norma de la señal medida sea extrema, caracterizado porque

- la señal medida corresponde a la fuerza que actúa sobre el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) fijo debido al viento cuya fuerza se mide en componentes fijos.

Método para alinear un componente en una dirección del viento y sensor para determinar la desalineación del componente en relación con una dirección del viento La presente invención se refiere a un método para alinear un componente en una dirección del viento y a un sensor para determinar la desalineación de un componente en relación con una dirección del viento. La presente invención se refiere además a una turbina eólica.

La alineación de, por ejemplo, las turbinas eólicas de eje horizontal en una dirección del viento particular es crucial con el fin de evitar altas cargas estructurales y con el fin de producir energía óptima. La dirección del viento se mide normalmente mediante el uso de una veleta o mediante el uso de un sensor de viento sónico.

El documento EP 1 505 299 A1 describe un método para la guiñada de turbinas eólicas de eje horizontal. La turbina eólica dada a conocer en este documento comprende, además un sensor de guiñada, dos anemómetros para el control de la guiñada basándose en una diferencia o una relación entre las velocidades del viento medidas por los dos anemómetros. Tal control de la guiñada se usa cuando se rompe el sensor de guiñada.

El documento JP 2002116220 A describe un anemómetro de tipo deformación que usa extensómetros para detectar la dirección del viento y la velocidad del viento.

El documento US 6.526.821 B1 describe una sonda de ángulo de flujo en forma de perfil de ala. Usando una serie de extensómetros ubicados en una parte de conexión de la sonda con una base de montaje, las fuerzas aerodinámicas sobre el perfil de ala se convierten en deformación, que a su vez puede convertirse en mediciones de flujo de aire locales.

El documento EP 0 083 819 A1 describe un dispositivo para retener una turbina eólica en la dirección del viento. El dispositivo comprende un sensor que incluye un alojamiento y una parte es giratoria en relación con el alojamiento. La parte giratoria está dotada de una veleta de modo que se mueve en relación con el alojamiento dependiendo de la dirección del viento. Dos transductores de inducción están montados en el interior del alojamiento formando una parte del mismo. Además, en el interior del alojamiento pero con conexión a la parte giratoria, está montada una placa de contacto en forma de ancla. Cuando la turbina eólica está alineada con el viento, la placa en forma de ancla se ubica entre los transductores. Por otro lado, cuando la turbina eólica no está alineada con el viento, la placa en forma de ancla se mueve por encima de uno de los transductores, dependiendo de la dirección del viento. Dependiendo de este movimiento, se activa un motor para devolver la turbina eólica a la alineación con el viento si se ha detectado un par de impulsos eléctricos.

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un método ventajoso para alinear un rotor montado en una góndola de turbina eólica en una dirección del viento. Es un segundo objetivo de la presente invención proporcionar una turbina eólica ventajosa.

El primer objetivo se resuelve mediante un método para alinear un rotor montado en una góndola de turbina eólica en una dirección del viento según la reivindicación 1. El segundo objetivo es mediante una turbina eólica según la reivindicación 9. Las reivindicaciones dependientes definen desarrollos adicionales de la invención.

El método de la invención para alinear un rotor montado en una góndola de turbina en una dirección del viento se refiere a una góndola que comprende un sensor. El sensor está ubicado de manera que al menos parte del sensor está expuesta al viento. El método de la invención comprende las etapas de medir una señal correspondiente a la fuerza que actúa sobre el sensor debido al viento y hacer girar la góndola dependiendo de la señal medida. El componente, es decir, la góndola con el rotor, se hace girar de manera que la norma de la señal medida sea extrema, por ejemplo, mínima o máxima. Si, por ejemplo, la normal de la superficie del elemento plano usado está orientada en paralelo a la dirección del viento cuando el componente está alineado, entonces la norma de la señal medida es mínima. Alternativamente, si la normal de la superficie del elemento plano usado está orientada perpendicular a la dirección del viento cuando el componente está alineado, entonces la norma de la señal medida es máxima.

Una ventaja del método de la invención es que la medición puede realizarse en componentes fijos. El método no proporciona una medición de la dirección del viento en grados, más bien el método está diseñado para detectar la desalineación. Esto elimina la inestabilidad por vibración y proporciona un sensor robusto. Con la detección robusta de la desalineación se proporciona una mejor alineación y se evita un aumento en las cargas estructurales debido a una desalineación. Además, se evitan las pérdidas de producción de energía debido a la desalineación.

De manera ventajosa, la señal medida puede integrarse durante periodos de tiempo. Esto proporciona una determinación robusta de la desalineación de guiñada.

Generalmente pueden medirse la fuerza, la deformación, el par motor o el momento de flexión que actúan sobre al menos parte del sensor. Por ejemplo, la medición puede realizarse por medio de un dinamómetro. El dinamómetro puede comprender, por ejemplo, un resorte. Otro ejemplo es usar un extensómetro que mide la deformación de uno o más elementos, correspondiendo la deformación medida a la fuerza que actúa sobre los elementos.

El sensor comprende un elemento plano. El elemento plano puede comprender dos lados. La señal puede medirse en uno o en ambos lados del elemento plano. El elemento plano puede comprender especialmente una placa o un perfil aerodinámico simétrico. El perfil aerodinámico simétrico, por ejemplo, puede ser un álabe.

Además, el sensor puede calibrarse haciendo girar el sensor y/o el elemento plano en relación con un eje de rotación del rotor. La calibración puede realizarse preferiblemente antes de medir la señal dependiendo de la fuerza que actúa sobre el sensor.

Además, el sensor puede comprenden una línea central que está orientada perpendicular a un eje de rotación del componente. El sensor puede comprender además un primer elemento plano y un segundo elemento plano. El primer elemento plano y el segundo elemento plano pueden estar colocados a una distancia uno del otro. Además, el primer elemento plano y el segundo elemento plano pueden estar colocados de manera que el primer elemento plano incluye un ángulo de +e con la línea central y el segundo elemento plano incluye un ángulo -e con la línea central. El ángulo e puede ser el ángulo de desalineación aceptado para el componente. En este caso, el componente puede hacerse girar sólo si se mide en ambos elementos planos una fuerza del mismo signo algebraico a lo largo de un eje perpendicular a la línea central y perpendicular al eje de rotación del componente.

El componente es parte de una turbina eólica, especialmente parte de una turbina eólica de eje horizontal.

Generalmente, el momento de flexión puede proporcionarse midiendo la deformación en sólo un lado del elemento plano. Las fuerzas sobre el elemento plano, por ejemplo sobre la placa plana o el perfil aerodinámico simétrico, pueden medirse con otros sensores o herramientas distintos de los sensores de resorte. La rotación del sensor puede ser ajustable con el fin de proporcionar la calibración del sensor. La ubicación del sensor es preferible encima de una góndola de una turbina eólica, pero puede situarse en otros lugares de la góndola. El elemento plano, especialmente los perfiles o placas de sensor pueden ser de cualquier tamaño apropiado. Además, si el sensor está diseñado con dos elementos planos, la distancia entre estos elementos puede ser cualquier distancia apropiada.

El sensor para determinar la desalineación de un componente en relación con una dirección del viento comprende al menos un elemento plano y al menos una herramienta o dispositivo para medir la fuerza que actúa sobre el elemento plano. El elemento plano puede comprender especialmente una placa o un perfil aerodinámico simétrico. El perfil aerodinámico simétrico puede ser, por ejemplo, un álabe.

De manera ventajosa, la posición del sensor en relación con el componente puede ser ajustable. Por ejemplo, el sensor puede ser giratorio con el fin de proporcionar la calibración del sensor.

1. Método para alinear un rotor (2) montado en una góndola (5) de turbina eólica en una dirección (13) del viento, comprendiendo la góndola (5) un sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) que está ubicado de manera que al menos parte del sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) está expuesta al viento, que comprende las etapas de:

- medir una señal dependiendo del viento, y

- hacer girar la góndola (5) con el rotor (2) dependiendo de la señal medida,

- estando ubicado el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) de manera que produce una señal con una norma extrema cuando la góndola (5) con el rotor (2) está alineada con el viento,

- haciéndose rotar la góndola (5) con el rotor (2) hasta que la norma de la señal medida sea extrema,

caracterizado porque

- la señal medida corresponde a la fuerza que actúa sobre el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) fijo debido al viento cuya fuerza se mide en componentes fijos.

2. Método según la reivindicación 1, caracterizado por integrar la señal medida durante periodos de tiempo.

3. Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por medir la fuerza, la deformación, el par motor o el momento de flexión que actúan sobre al menos parte del sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) .

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) comprende un elemento (15, 15A, 15B, 16) plano que comprende dos lados y la señal se mide en uno o ambos lados del elemento (15, 15A, 15B, 16) plano.

5. Método según la reivindicación 4, caracterizado porque el elemento (15, 15A, 15B, 16) plano comprende una placa (15, 15A, 15B) o un perfil (16) aerodinámico simétrico.

6. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por calibrar el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) haciendo girar el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) y/o el elemento (15, 15A, 15B, 16) plano en relación con un eje (21) de rotación del rotor (2) .

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) comprende un línea (22) central que está orientada perpendicular a un eje (21) de rotación del componente (2) , un primer elemento (15A) plano y un segundo elemento (15B) plano, estando colocados el primer elemento (15A) plano y el segundo elemento (15B) plano a una distancia uno del otro y de manera que el primer elemento (15A) plano incluye un ángulo +e con la línea (22) central y el segundo elemento (15B) plano incluye un ángulo -e con la línea (22) central, y el componente (2) se hace girar sólo si se mide en ambos elementos (15A, 15B) planos una fuerza del mismo signo algebraico a lo largo de un eje (28) perpendicular a la línea (22) central y perpendicular al eje (21) de rotación del rotor (2) .

8. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el rotor (2) es parte de una turbina eólica (1) .

9. Turbina (1) eólica que comprende

- un rotor (2) montado en una góndola (5) de turbina eólica,

- un sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) para determinar la desalineación de la góndola (5) con el rotor (2) en relación con una dirección (13) del viento que está ubicado de manera que en la góndola (5) al menos parte del sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) está expuesta al viento, sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) que mide una señal dependiendo del viento, y

- un actuador de guiñada por medio del cual la góndola (5) y el rotor (2) de la turbina eólica pueden hacerse girar a lo largo del eje vertical de la turbina eólica,

- estando ubicado el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) de manera que produce una señal con una norma extrema cuando la góndola (5) con el rotor (2) está alineada con el viento,

- estando diseñado el actuador de guiñada para hacer girar la góndola (5) con el rotor (2) hasta que la norma de la señal medida sea extrema.

caracterizada porque

- el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) comprende al menos un elemento (15, 15A, 15B, 16) plano y al menos una herramienta o dispositivo (17) para medir la fuerza que actúa sobre el elemento (15, 15A, 15B, 16) 5 plano.

10. Turbina eólica según la reivindicación 9, caracterizada porque el elemento (15, 15A, 15B, 16) plano del sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) comprende una placa (15, 15A, 15B) o un perfil (16) aerodinámico simétrico.

11. Turbina eólica según la reivindicación 9 ó 10, caracterizada porque la posición del sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) en relación con el rotor (2) es ajustable.

12. Turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizada porque el sensor (7, 8, 9, 10, 11, 12, 23) comprende una línea (22) central que está orientada perpendicular a un eje (21) de rotación del rotor (2) , un primer elemento (15A) plano y un segundo elemento (15B) plano, estando colocados el primer elemento (15A) plano y el segundo elemento (15B) plano a una distancia uno del otro y de manera que el primer elemento (15A) plano incluye un ángulo +e con la línea (22) central y el segundo elemento (15B) plano incluye un ángulo -e con la línea (22) central.