Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador (1) de calidad libre de partículas de arena y polvo para la ventilación de los componentes que se encuentran en su interior.

El sistema (6) es poco invasivo, se instala en la misma puerta (3) de acceso al interior de la torre (2) de un aerogenerador (1), o bien se puede sustituir la misma (3) por una puerta equipada con este sistema (6).

El sistema (6) permite regular el caudal de aire introducido, así como variar la eficacia de filtración en función de las condiciones que requiera el lugar en el que se ubique el aerogenerador (1).

Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador.

Objeto de la invención

La presente invención está relacionada con la ventilación de los equipos y componentes críticos de un aerogenerador y más concretamente con un sistema de aportación de aire de calidad, libre de partículas contaminantes, al interior de un aerogenerador que evita la contaminación por infiltraciones de polvo y arena.

Antecedentes de la invención

Los aerogeneradores funcionan bajo entornos muy variados, lo que implica que los parámetros operacionales de los diferentes elementos que lo constituyen se vean afectados por condiciones medioambientales. El incremento de la velocidad de funcionamiento de diferentes elementos y equipos, la gestión de potencias cada vez mayores, y las altas temperaturas ambientales pueden causar el calentamiento de la multiplicadora, el generador, el transformador, los elementos eléctricos de potencia, el sistema de guiado, etc.....

Cuando el aerogenerador está ubicado en lugares calurosos, como por ejemplo en áreas desérticas, la temperatura interna del aerogenerador se eleva principalmente por efecto de la radiación solar y la temperatura ambiente, por lo que puede ser necesaria la disipación del calor generado por determinados componentes y sistemas.

Actualmente, el calor se disipa principalmente por convección natural, aprovechando el tiro natural por efecto chimenea de la torre del aerogenerador, o bien, por convección forzada, con pequeños ventiladores instalados, sobre los componentes más críticos (caso de los armarios con electrónica de potencia). En ambos casos, se emplea aire del exterior del aerogenerador, sin embargo este aire se encuentra contaminado de partículas de polvo y arena que afectan considerablemente al normal funcionamiento de los componentes de la máquina, por lo que se hace necesaria la filtración del aire tomado del exterior para la posterior ventilación de dichos componentes de máquina.

Este problema induce a la necesidad de implementar un sistema de aportación de aire no contaminado de partículas de polvo y arena en aerogeneradores ya instalados, que sea poco invasivo e implementable en cualquier tipo de aerogenerador, al tiempo que permita regular el caudal de aire introducido en función de las necesidades de ventilación requeridas, con la calidad que se precise.

En el Estado de la Técnica se conocen soluciones para la aportación de aire limpio al interior de aerogeneradores como es el caso de la patente US6439832 y la PCT WO2008098573 que se describen de forma general a continuación.

La patente US6439832 de AERODYN describe un dispositivo para prevenir la entrada de aire húmedo con importante contenido de sal en aerogeneradores offshore. El dispositivo introduce aire del exterior, el cual es filtrado por efecto centrífugo, dejándolo libre de contenido salino.

La patente WO2008098573 de VESTAS describe un sistema de recirculación con aportación de aire exterior para ventilación en entornos cerrados (góndola, armarios eléctricos de potencia...), con posibilidad de alojar un intercambiador para refrigerar o calentar los componentes del interior del aerogenerador. Dispone de una abertura con un filtro incorporado para la aportación de aire desde el exterior, con el fin de evitar la entrada de aire contaminado al interior de la estructura cerrada, y al mismo tiempo proporcionar aire limpio de partículas para ventilación.

Sin embargo, la solución planteada por VESTAS no soluciona el inconveniente de la implementación de un sistema de aportación de aire filtrado en aerogeneradores ya instalados, ya que estos sistemas resultan invasivos, necesitando realizar modificaciones en la ubicación y estructura de los componentes que pueden resultar de elevado coste a la par que complicadas de llevar a cabo. Además, cada equipo y/o componente con problemas de sobrecalentamiento, precisa de su propio sistema de recirculación de aire, lo cual implica la instalación de tantos sistemas como equipos y/o componentes críticos tenga el aerogenerador y el diseño de cada uno de ellos de acuerdo con las características constructivas y especificaciones operacionales particulares.

Por último, las soluciones del estado de la técnica, no permiten realizar una aportación de caudal de aire variable en función de las necesidades de ventilación en cada momento, con el consiguiente aumento de la eficiencia energética del sistema.

Descripción de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone un sistema de aportación de aire de calidad suficiente para la disipación del calor generado por los componentes críticos de un aerogenerador ya instalado, que evita la contaminación por infiltraciones de aire con partículas de polvo y arena, siendo el sistema poco invasivo y permitiendo la regulación del caudal de aire introducido en función de las necesidades de disipación.

La invención propone un sistema de aportación de aire, instalado en el acceso al interior de la torre del aerogenerador, que gracias a sus características constructivas y funcionales permite una disposición no invasiva en cualquier tipo de aerogenerador, garantizando la aportación de aire filtrado de calidad adecuada a las necesidades de todos los equipos y/o componentes críticos.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de aportación de aire tratado que disponga de una etapa de decantación para partículas de mayor granulometría, una etapa de filtración para partículas de menor tamaño, una etapa de estabilización del flujo de aire y una etapa de ventilación, para forzar el flujo de aire a través de las distintas etapas e impulsarlo al interior del aerogenerador.

Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema de aporte de aire tratado que disponga de un sistema de regulación del caudal del aire introducido al interior del aerogenerador en función del caudal requerido para la disipación del calor generado por los equipos y/o componentes críticos y del caudal necesario para sobrepresión del interior del aerogenerador.

Es aún otro objeto de la invención, dotar al sistema de regulación de caudal de aire de un variador de velocidad, que actúa sobre la velocidad de giro de los ventiladores mediante el control de un lazo de regulación.

Es aún otro objeto de la invención, dotar al lazo de regulación del variador de velocidad de una sonda que detecte la temperatura límite superior de funcionamiento más baja de los equipos y/o componentes críticos, y un dispositivo de medición que detecte el caudal de aire extraído para ventilación por diversos equipos del aerogenerador, por encima del cual se debe mantener el caudal de los ventiladores del sistema, para mantener la sobrepresión en el interior del aerogenerador.

Es aún otro objeto de la invención, dotar al sistema de regulación de de una solución que permita mantener el caudal de aire requerido a medida que se vayan colmatando los filtros de la etapa de filtración. Para ello se integra una sonda de presión diferencial que actúa sobre el lazo de control del variador de velocidad de los ventiladores.

Otro objeto de la invención es dotar a la invención de un sistema que permita detectar la colmatación de los filtros de la etapa de filtración, empleando para ello una sonda de presión o presostato para la detección de una caída de presión tal que haga necesaria la sustitución de dichos filtros.

Otro objeto de la invención es proporcionar un sistema de aportación de aire tratado cuya etapa de filtración disponga de filtros fácilmente intercambiables según la eficacia requerida, pudiendo adaptar el sistema a diferentes entornos, según las características ambientales.

Aún otro objeto de la invención es proporcionar unas compuertas con lamas móviles para cierre estanco en las entradas de aire diseñadas a tal efecto en el aerogenerador ya instalado para evitar la entrada de aire del exterior cuando el sistema esté en funcionamiento, favoreciendo el efecto de sobrepresión del interior del aerogenerador.

Un último objeto de la invención es dotar al sistema de aportación de aire filtrado de un sistema de apertura y cierre controlado, que garantice una velocidad angular máxima de apertura o cierre de la puerta de acceso al aerogenerador, que tenga un sistema de bloqueo para cualquier posición de apertura, permitiendo el acceso seguro de los operarios al interior del aerogenerador,...

1. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, del tipo que proporciona aire limpio de partículas de polvo y arena, caracterizado porque consta de una etapa de decantación (7) de partículas gruesas, una etapa de filtrado (8) de partículas finas, una etapa de estabilización de aire (9) y una etapa de ventilación (10) de aire tratado que forman un conjunto compacto de instalación en el acceso al interior de la torre (2) de un aerogenerador (1).

2. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque el sistema (6) se instala en lugar de la puerta (3) de acceso a la torre (2) de un aerogenerador (1).

3. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque la etapa de decantación (7) consta de una serie de lamas (7.1) dispuestas al tresbolillo y una serie de agujeros en la parte inferior para decantar las partículas de arena que transporta el aire exterior.

4. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la tercera reivindicación, caracterizado porque la etapa de decantación (7) presenta la misma forma que la puerta (3) de acceso a la torre (2) de un aerogenerador (1).

5. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque la etapa de filtración (8) consta de un alojamiento estanco (8.1) de forma rectangular preparado para el montaje de filtros (8.2) intercambiables y dispuestos en V, para el máximo aprovechamiento de la superficie efectiva de filtración.

6. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque la etapa de estabilización (9) de aire consiste en un plenum cuyo alojamiento (9.1) presenta una forma en correspondencia con el alojamiento (8.1) de la etapa (8) anterior.

7. Sistema de aportación de aire al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque la etapa de ventilación (10) de aire determina un elemento (10.1) en forma de prisma triangular provisto de al menos un ventilador (10.2) y al menos de un sistema de regulación del caudal de aire movido por los mismos.

8. Sistema de aportación de aire al interior de un aerogenerador, según la séptima reivindicación, caracterizado porque el sistema de regulación consta de un variador de velocidad controlado por un lazo de regulación para variar el caudal de aire introducido al interior del aerogenerador (1).

9. Sistema de aportación de aire al interior de un aerogenerador, según la séptima reivindicación, caracterizado porque el sistema de regulación consta de una sonda de presión diferencial para detectar la colmatación de los filtros (8.2) y mantener el caudal objetivo determinado por el lazo de regulación del variador, y una sonda de temperatura (no representada) para detectar la temperatura límite superior de funcionamiento más baja de los equipos del aerogenerador (1).

10. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la séptima reivindicación, caracterizado porque el sistema de regulación consta de una sonda de medida del caudal extraído por cada sistema de ventilación individual de los equipos del aerogenerador, para establecer el caudal mínimo indispensable para sobrepresionar el interior del aerogenerador.

11. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque tiene dos juegos de bisagras, siendo el primer juego (12.1) para la apertura y cierre del conjunto a modo de puerta (3) de acceso al interior de un aerogenerador (1) y el segundo juego (12.2) para el acceso al interior del sistema (6).

12. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la undécima reivindicación, caracterizado porque el primer juego (12.1) de bisagras se ubica entre la etapa de decantación (7) y la etapa de filtrado (8).

13. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la undécima reivindicación, caracterizado porque el segundo juego (12.2) de bisagras se ubica entre la etapa de filtración (8) y la etapa de estabilización de aire (9).

14. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque dispone de un sistema de apertura y cierre controlado (13) del conjunto (6) para facilitar su apertura y cierre y enclavarlo cuando sea necesario.

15. Sistema de aportación de aire al interior de un aerogenerador, según la decimotercera reivindicación, caracterizado porque el sistema de apertura y cierre controlado (13) determina un actuador (13.1).

16. Sistema de aportación de aire filtrado al interior de un aerogenerador, según la primera reivindicación, caracterizado porque en al menos una rejilla de ventilación del aerogenerador (1) se instala una compuerta con lamas móviles que se cierra cuando el sistema de aportación de aire está en funcionamiento.