RIGIDIZACION DE LA RAIZ DE PALA DE UN AEROGENERADOR.

Rigidización de la raíz (3) de pala de un aerogenerador que incorpora un elemento rígido (1) al que se cohesionan unos insertos (2) siendo el elemento rígido la interfaz de unión entre la pala y el aerogenerador.

Rigidización de la raíz de pala de un aerogenerador. Campo de la invención La presente invención está relacionada con la fabricación de la raíz de la pala de un aerogenerador y más concretamente con su rigidización proponiendo una solución que incorpora un elemento rígido cohesionado a los insertos formando un conjunto que se une al aerogenerador y que aporta una mayor rigidez estructural a la vez que mejora notablemente las tolerancias de fabricación de la interfaz de pala, asegura la repetitividad del proceso y facilita las tareas de montaje de la pala. Antecedentes de la invención Los componentes estructurales de las palas de los aerogeneradores han de estar diseñados para soportar las tensiones derivadas de sus condiciones de trabajo continuo, siendo deseable que tengan el menor peso posible. Es por esto que se vienen utilizando materiales compuestos para su fabricación. Generalmente la pala de un aerogenerador está constituida por una viga estructural, una concha superior o extradós y una concha inferior o intradós, estando la viga estructural formada por un primer cuerpo ó cuerpo-raíz y un segundo cuerpo o cuerpo-tronco. El cuerpo-raíz está formado por una primera parte de forma cilíndrica, una segunda parte de transición y una tercera parte con forma de cajón, mientras que el cuerpo-tronco tiene forma de cajón con una sección decreciente hacia la punta de la pala, teniendo que soportar su cara superior, que está en contacto con el extradós, y su cara inferior, que está en contacto con el intradós, tensiones superiores a sus caras laterales durante la vida útil de la pala. La fabricación de cada una de estas piezas de la pala del aerogenerador se realiza mediante moldeo y se basa en la utilización de mantas de fibra, que pueden estar impregnadas en resina, que se enrollan sobre un mandril o molde, obteniéndose las diferentes piezas de la pala que tras el curado serán ensambladas entre sí. Para la fabricación de la raíz de la pala y en conexión con el proceso de moldeo, se disponen un número de casquillos o insertos en la raíz de la pala que posteriormente se utilizarán para unir la pala con el buje del aerogenerador mediante tornillos o pernos. Para poder garantizar el montaje de la pala en el aerogenerador es necesario que los casquillos estén posicionados en concordancia con los puntos de conexión al aerogenerador, debiendo ser además perpendiculares al plano de interfaz entre pala y aerogenerador. Adicionalmente, los extremos libres de los casquillos deben estar ubicados en un mismo plano para garantizar una correcta distribución de la carga entre los diferentes tornillos o pernos de unión pala-aerogenerador y, en consecuencia, una óptima transmisión de los esfuerzos. En el caso de que los extremos de los casquillos no fueran coplanarios, algunos de estos casquillos no estarían en contacto con la interfaz del aerogenerador una vez ensamblada la pala. La consecuencia directa de ello es una tasa de rigidez inadecuada en la unión. Es decir: la relación entre la carga que se transmite por el tornillo y la carga que se transmite por la brida no es la esperada; lo cual afecta a la vida a fatiga 2 ES 2 353 325 A1 2 de los tornillos o pernos de unión de la pala con el aerogenerador. A pesar de que se conocen herramientas para controlar la posición de los casquillos durante el proceso de fabricación de la pala del aerogenerador, durante el curado de la fibra, la pala se deforma por falta de rigidez, ovalándose dentro del plano de interfaz e incluso retorciéndose fuera de dicho plano. Dichas deformaciones se producen tanto por efecto del peso propio de la pala, como por las contracciones de la pala intrínsecas al proceso de curado de la fibra. Debido a estas deformaciones, es prácticamente imposible predecir el grado de desviación que llegarán a presentar los casquillos en el ensamblaje de la pala. El PCT WO 2007/010064 describe un método de fabricación de la raíz de una pala mediante la compilación de fibras y resinas por vacío, para su posterior curado y desmoldeo. La cara de la pala adosable al buje es taladrada y en los agujeros se pegan unos insertos con una máquina de precisión. El problema que se plantea con este método de fabricación es que en el curado la pala puede ovalarse y en consecuencia los agujeros determinarán una desviación con respecto a su posición teórica. Este hecho exige una mayor cantidad de fibra laminada en la base de la pala para dotar de un mayor grosor en la zona de taladrado de los agujeros en caso de deformación. Por otro lado, se conocen diferentes soluciones tanto de uniones entre la pala y el buje del aerogenerador como de soluciones de fabricación de la parte de la raíz de la pala que intentan solucionar esta problemática, que se detallan a continuación; La Patente US 4 915 590 describe un método de unión entre la raíz de la pala y el buje de un aerogenerador en el que la pared de la raíz de la pala está provista de múltiples insertos en forma de varilla fijados por deposición de mantas de fibra, estando los insertos constituidos en uno de sus finales, concretamente en el correspondiente a la cara final de la raíz de la pala, por un casquillo roscado para el acoplamiento de la pala mediante tornillos al buje del aerogenerador. La fijación de las varillas a la raíz de la pala resulta de una gran complicación, produciéndose habitualmente arrugas que debilitan la zona de unión y que pueden causar una delaminación debida a las fuertes cargas dinámicas que debe soportar la unión, dadas las grandes dimensiones que presentan las palas de los aerogeneradores actuales. La Patente US 2005/0106029 describe un método para fabricar elementos de material de fibra de composite para ser insertados en yuxtaposición formando una corona circular en la raíz de la pala de un aerogenerador, determinando en uno de sus finales unos medios de sujeción para el acoplamiento entre la raíz de la pala y el reborde metálico del buje del aerogenerador. La Patente US 2007/122283 describe una raíz de una pala de un aerogenerador que determina unos agujeros pasantes en sentido transversal al eje longitudinal de la pala en los que se insertan unos pasadores transversales provistos de unos agujeros pasantes para la sujeción de la pala al reborde metálico del buje mediante tornillos. El PCT WO 2007/073735 describe un método de fabricación de una pala con casquillos moldeados íntegramente en su raíz para realizar una conexión directa o indirecta con el reborde del buje del aerogenerador, mediante la utilización de un elemento de nive- 3 lación de dichos casquillos que garantiza la plenitud de la raíz de la pala. El PCT WO 2006/070171 describe un método de fabricación de los insertos de la raíz de la pala de un aerogenerador que utiliza unos medios de guiado para alinear los insertos entre sí y respecto del molde de la raíz de la pala, para posteriormente moldear el conjunto mediante transferencia de resina al vacío. El PCT WO 01/42647 describe un aerogenerador cuyo buje y palas se encuentran unidos mediante unos tornillos insertados en unos agujeros practicados en la raíz de la pala del aerogenerador. Los agujeros practicados en la raíz de la pala debilitan su estructura y proporcionan una concentración de estrés, por lo que se hace necesario dotar de una mayor robustez a esta parte de la pala, lo que la hace más pesada y aumenta el estrés en la unión. El PCT WO 2004/110862 describe un método de fabricación de la raíz de una pala de un aerogenerador de forma aerodinámica para el acoplamiento de la pala al buje del aerogenerador, determinando, dicha raíz de pala, unos casquillos roscados insertados que determinan una primera porción y una porción extensible de flexibilidad incremental en dirección al exterior de la primera porción, para atornillar en ellos unos tornillos de sujeción al buje, proporcionando una pala ligera de fuerza elevada. La Patente Europea EP 1 398 499 describe una pala de aerogenerador que para su acoplamiento al buje determina en su raíz unos huecos a modo de celdas en los que se insertan unos pasadores transversales a los que se atornilla el reborde metálico del buje, formando dos coronas circulares de sujeción. La Patente US 5 660 527 describe un método y una estructura para transferir las cargas en la unión entre la pala y el buje de un aerogenerador. Dicha estructura comprende dos o más anillos anulares en contacto con la superficie interna de la raíz de la pala y con la superficie externa del husillo del buje que se unen mediante adhesivos. Descripción de la invención De acuerdo con la presente invención, se propone la utilización de un elemento rígido que haga de vínculo entre los insertos de pala y sirva a su vez de interfaz de unión con el aerogenerador; evitando por un lado la deformación de la raíz de pala, la cual puede dificultar las operaciones de...

1. Rigidización de la raíz de la pala de un aerogenerador, del tipo que incorpora unos insertos como punto de unión con los rodamientos o el buje del aerogenerador, caracterizado porque se incorpora en la raíz (3) de la pala un elemento rígido (1) que cohesiona los insertos (2) actuando el conjunto como interfaz de unión entre la pala y el aerogenerador. 2. Rigidización de la raíz de la pala de un aerogenerador, según la primera, caracterizado porque la cohesión de los insertos (2) al elemento rígido (1) se realiza mediante roscado, pegado, zunchado o cualquier otra técnica conocida. 3. Rigidización de la raíz de pala de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque los insertos (2) determinan un tramo en forma de sólido de revolución hueco (2.1), añadiendo un apéndice roscado (2.3) para su unión al elemento rígido (1). 4. Rigidización de la raíz de la pala de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracte- ES 2 353 325 A1 8 rizado porque el elemento rígido (1) es un anillo de metal que determina por una de sus caras una superficie (1.1) provista de unos agujeros roscados para la cohesión de unos insertos (2), mientras que la otra superficie (1.2) es lisa. 5. Proceso de rigidización de la raíz de la pala de un aerogenerador caracterizado porque la fijación del conjunto insertos (2) -elemento rígido (1) a la fibra se realiza por mecanizado o por laminación. 6. Proceso de rigidización de la raíz de la pala de un aerogenerador, según la quinta reivindicación, caracterizado porque cuando la pala está sin laminar, se forma la raíz de la pala laminando fibra sobre el conjunto elemento rígido (1) - insertos (2) - pultrusiones. 7. Proceso de rigidización de la raíz de la pala de un aerogenerador, según la quinta reivindicación, caracterizado porque cuando la pala ha sido previamente laminada, se mecanizan unos agujeros en la raíz (3) de dicha pala para el ensamblaje del conjunto elemento rígido (1) - insertos (2) mediante adhesivo. 6 ES 2 353 325 A1 OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS ESPAÑA