SISTEMA DE SENSORIZACIÓN DE UNA PALA.

SISTEMA DE SENSORIZACION DE UNA PALA Objeto de la invención. 5 La presente invención se refiere a la utilización de sensores en un aerogenerador, y más concretamente a su distribución en el interior de una pala fabricada en material compuesto. Antecedentes de la invención. 10 Los aerogeneradores son máquinas sometidas a fuertes cargas, siendo las palas los elementos más solicitados. En la actualidad es muy importante conocer la capacidad para soportar las cargas a las que está sometida una pala y más importante aún conocer el comportamiento de la zona de unión 15 en una pala compuesta por más de una parte. Para la obtención de estos datos existen métodos que se basan en la utilización de un conjunto de sensores tipo galgas extensiométricas para determinar la distribución de la deformación a lo largo de las palas. Ahora bien, con el incremento del tamaño de las palas, la cantidad necesaria de 2 o galgas extensiométricas debe aumentarse lo que implica gran cantidad de cables y problemas para estimar adecuadamente la distribución adecuada. Otro inconveniente de ese tipo de sistemas es que no es posible asegurar que el cable de alimentación dispuesto entre los sensores de la pala no vaya a ser afectado por las descargas de rayo a pesar de disponer 2 5 de sistemas de protección para tal efecto. Es más, existe el riesgo de que ese cable de alimentación actúe como vía de entrada del rayo al interior del buje del rotor y otras zonas del aerogenerador. En el sentido de minimizar estos problemas se conocen diversas patentes que utilizan sensores conectados a sus receptores mediante fibra 3 o óptica en sustitución del cable eléctrico convencional. Así la patente DE102005017716 especifica que los sensores y transmisores son de fibra óptica para evitar interferencias electrónicas y eléctricas con los componentes del aerogenerador. Se conectan a un comparador a través de fibra óptica. Dichos sensores y transmisores se ubican enfrentados sobre la 3 5 superficie de la pala sin ningún cable entre sí. Su función es la de detectar hielo y suciedad. La patente PCT/ES2009/000052 del mismo solicitante que la presente invención utiliza fibras ópticas unidas o embebidas en la pala. La propia fibra óptica se usa como sensor de deformaciones, evitando las galgas 5 extensiométricas y sus paquetes de cableado. Se utiliza para los ensayos estáticos de la pala. Por otro lado, para evitar los daños por impacto de rayos, las palas están equipadas con sistemas de protección contra rayos. Las palas, al estar fabricadas con materiales compuestos, constituyen el punto más probable 1 o para el impacto directo de los rayos. Por este motivo, están equipadas con captadores puntuales de rayo en la punta conectados a un cable de descarga de rayos que recorre toda la pala desde la punta hasta la raíz. En el caso de impacto de rayo sobre la pala, el campo electromagnético inducido en las inmediaciones del cable de descarga hace peligrar cualquier 15 elemento conductor adicional que se encuentre en la pala. La normativa de protección contra rayos obliga a que cualquier elemento conductor que se encuentre en el interior de la pala deba ser conectado eléctricamente con el sistema principal de protección de la pala contra rayos. Sin embargo, en el caso de que los elementos conductores adicionales 2 o sean alargados y estén dispuestos en paralelo al conductor principal de bajada del sistema de protección de rayo, su efectividad no está garantizada ya que no hay ningún sistema que proteja dicho cable frente a los efectos del rayo con una efectividad del 100%. Por otra parte el uso de la fibra óptica en sustitución del cableado eléctrico mencionado en las patentes anteriores 2 5 acarrea un importante coste en su implementación. Descripción de la invención Es un objeto de la invención sensorizar una pala de aerogenerador de 3 o forma que la transmisión de datos entre el sensor-emisor y el receptor no se vea afectada por las limitaciones del uso de cable eléctrico o fibra óptica para conectar ambos elementos. Es otro objeto conseguir que los rayos no dañen el sistema de sensorización y concretamente el cableado existente en estos sistemas. 3 5

Es otro objeto de la invención el establecer una distribución de acuerdo al material compuesto que compone la pala, tomando en cuenta la atenuación de la señal entre el sensor-emisor y el receptor. Es otro objeto de la invención garantizar la comunicación con una adecuada potencia de transmisión, un tiempo de envío de datos y una 5 cantidad de datos transmitidos entre el sensor-emisor y el receptor para un correcto control de la fatiga y cargas extremas que afectan a una pala. Todo esto se logra con un sensor dispuesto en la pala, preferentemente en el interior de la misma, aunque no se descarta la posibilidad de situarlo en el exterior de la pala siempre que se tenga en cuenta el efecto aerodinámico 1 o que produce en ella. El sensor, tanto sea receptor o emisor, está suficientemente separado del sistema pararrayos y de grandes piezas metálicas, habiéndose estudiado el comportamiento del emisor dispuesto junto a los insertos de la raíz de pala y en el interior de la góndola (mayormente metálica) . La señal de emisión se recoge finalmente en un 15 procesador de datos, el cual puede ser un ordenador portátil o elemento similar. Esta señal forma parte de la gestión del sistema de control del aerogenerador. La tecnología seleccionada para implementarse en los transmisores receptores es la tecnología Zig Bee. Es una tecnología gracias a la cual sus 2 o componentes consumen menos energía y permite que la duración de la batería alcance los dos años. Todo ello en comparación con otras tecnologías como la Wifi o la Blue Tooth. El sensor objeto de la invención consta de una batería que alimenta al captador, alimenta el adaptador de señal, alimenta al microcontrolador y 2 5 alimenta también al transmisor-receptor de tecnología Zig Bee. Todos los elementos citados, junto con una antena, se agrupan para formar el sensor propiamente dicho. La antena es preferentemente una antena circular (orientación constante) para mantener la polarización del equipo a pesar de la rotación a la que está sometida la pala. 3 o De todo lo mencionado anteriormente se desprenden las siguientes ventajas del sistema de sensorización de la pala de un aerogenerador. Evitar los inconvenientes que los impactos de rayos producen sobre los sensores actualmente utilizados. Menor coste de mantenimiento gracias a una tecnología de larga duración y a un mantenimiento predictivo. Posible 3 5

implementación en equipos ya existentes, sin utilización de utillajes para implementarlos y con un bajo coste, gran sencillez y vesatilidad. Inmediatez de uso. Ideal para prototipos, ensayos y validaciones. Reemplazable. Y por último, la capacidad del sistema de medir cargas extremas y fatiga en una pala bien sea de una sola pieza o compuesta de más de una pieza. 5 Breve descripción de los dibujos. Con el fin de explicar cómo está constituida la sensorización de la pala según las diferentes realizaciones de la invención, se acompañan las 1 o siguientes figuras: La figura 1 muestra esquemáticamente una góndola, un buje y una pala donde se implementa el sistema de sensorización según una primera realización. La figura 2 muestra el mismo esquema de la figura anterior, con una 15 disposición distinta de los sensores y los receptores, según una segunda realización. La figura 3 es un diagrama de los diferentes componentes que conforman el sensor. 2 o Descripción de una realización preferencial La figura 1 está formada por la combinación de una góndola (1 0) , un rotor (11) y una pala (12) . La góndola (1 O) alberga en su interior el eje, la multiplicadora, el generador y otros elementos eléctricos no mostrados en la 2 5 figura que son responsables de transformar la energía capturada por el viento en energía eléctrica. El rotor (11) soporta la pala (12) y gira por el efecto aerodinámico que...

1. Sistema de sensorización de una pala fabricada en su totalidad de material compuesto, bien sea fibra de carbono o fibra de vidrio, que incorpora 5 sensores-emisores, sensores-receptores y, en algunas ocasiones,

repetidores caracterizado porque

- la separación entre el sensor-emisor respecto al sensor-receptor se establece según una distancia dada por la longitud L en relación con la atenuación permitida para que la señal sea válida,

1 o -la transmisión de las señales entre el sensor-emisor y el sensor-receptor se realiza sin cable o fibra óptica, -el sensor-emisor se ubica en el interior de la pala y el sensor-receptor se dispone en la góndola del aerogenerador.

1.

2. Sistema de sensorización de una pala según la reivindicación primera, caracterizado porque la longitud L se establece entre un máximo de 40 metros y un mínimo de 30 metros.

3. Sistema de sensorización de una pala según la reivindicación

primera, caracterizado porque si la distancia entre el sensor-emisor respecto al sensor-receptor supera la longitud L se utiliza al menos un repetidor intermedio.

4. Sistema de sensorización de una pala según la reivindicación

2 5 primera, caracterizado porque el sensor-emisor y el sensor-receptor están formados por una batería (16) , un captador (17) , un adaptador de señal (18) , un microcontrolador (19) un transmisor de radiofrecuencia (20) y una antena.

5. Sistema de sensorización de una pala según la reivindicación

primera, caracterizado porque la batería (16) alimenta el captador (17) , el adaptador de señal (18) , el microcontrolador (19) y el transmisor de radiofrecuencia (20) .

6. Sistema de sensorización de una pala según la reivindicación 3 5 primera, caracterizado porque el transmisor de radiofrecuencia (20) incorpora

la tecnología ZigBee.