MÉTODO DE ENSAYO PARA PALAS DE AEROGENERADORES.

Métodos de ensayo para palas de aerogeneradores. Sirven para determinar la distribución de una propiedad física y comprenden los siguientes pasos:

a) instalar dentro de la pata un primer cable de fibra óptica (13) en los bordes de ataque y salida y un segundo y tercer cables de fibra óptica (14, 15) centrados, dejando un extremo libre; b) aplicar una carga a la pala (9) en un banco de ensayos (10) situado en la fábrica de palas; c) obtener la distribución de las deformaciones producidas por dicha carga con un equipo externo apropiado conectado a dicho extremo para medir las deformaciones usando la dispersión de luz de Rayleigh; d) determinar la distribución de dicha propiedad física a partir de dicha distribución de las deformaciones; e) comparar la distribución de dicha propiedad física con su distribución de diseño. Otro objeto es un método de instalación de dichos cables.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201100532.

Solicitante: GAMESA INNOVATION & TECHNOLOGY, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: RIEZU CORPAS,Miguel, ROJAS DÍAZ,Ramón, SAAVEDRA BAO,Rubén.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D11/00 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.Detalles, partes constitutivas o accesorios no cubiertos por, o con un interés distinto que, los otros grupos de esta subclase.
  • G01B11/16 SECCION G — FISICA.G01 METROLOGIA; ENSAYOS.G01B MEDIDA DE LA LONGITUD, ESPESOR O DIMENSIONES LINEALES ANALOGAS; MEDIDA DE ANGULOS; MEDIDA DE AREAS; MEDIDA DE IRREGULARIDADES DE SUPERFICIES O CONTORNOS.G01B 11/00 Disposiciones de medida caracterizadas por la utilización de medios ópticos (instrumentos de los tipos cubiertos por el grupo G01B 9/00 en sí G01B 9/00). › para la medida de la deformación de un sólido, p. ej. galga extensiométrica óptica.
  • G01M11/08 G01 […] › G01M ENSAYO DEL EQUILIBRADO ESTATICO O DINAMICO DE MAQUINAS O ESTRUCTURAS; ENSAYO DE ESTRUCTURAS O APARATOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR.G01M 11/00 Ensayo de aparatos ópticos; Ensayo de aparatos y estructuras por métodos ópticos, no previstos en otro lugar. › Ensayo de las propiedades mecánicas.
  • G01M5/00 G01M […] › Examen de la elasticidad de estructuras, p. ej. flechas de puentes o alas de aviones (G01M 9/00 tiene prioridad).
MÉTODO DE ENSAYO PARA PALAS DE AEROGENERADORES.

Fragmento de la descripción:

MÉTODOS DE ENSAYO PARA PALAS DE AEROGENERADORES

CAMPO DE LA INVENCION

5 Esta invención se refiere a ensayos realizados a palas de aerogeneradores y más en particular a ensayos usando una tecnología para realizar medidas distribuidas de deformación con una alta resolución espacial en fibras ópticas utilizando la dispersión de luz de Rayleigh.

10 ANTECEDENTES

15 2 o 25 3º La certificación de una pala de un aerogenerador requiere actualmente la realización de varios ensayos estáticos en la pala para confirmar su capacidad para soportar las cargas esperadas, particularmente ensayos estáticos de resistencia para comprobar el comportamiento de la pala bajo las cargas extremas especificadas, ensayos de fatiga para comprobar la capacidad de la pala para soportar las cargas operacionales durante su vida estimada y otros ensayos para caracterizar propiedades físicas de la pala tales como el peso, el centro de gravedad o las frecuencias y modos naturales. Estos ensayos se llevan a cabo usualmente en un banco de ensayo en el que la pala se atornilla a una estructura rígida y se le aplican cargas estáticas ó dinámicas mediante diferentes métodos. La mayoría de actuales sistemas de ensayo se basan en la utilización de un conjunto de galgas extensiométricas para determinar la distribución de la deformación a lo largo de las palas. Con el incremento del tamaño de las palas, la cantidad necesaria de galgas extensiométricas está aumentando rápidamente lo que implica grandes esfuerzos para estimar adecuadamente la distribución mencionada. Con dos a cuatro cables eléctricos por galga, el volumen del cableado, su complejidad y la vulnerabilidad a interferencias electro-magnéticas llegan a ser muy importantes y problemáticos. Adicionalmente, la naturaleza discreta de este tipo de medidas implica pérdidas de información en el caso de un comportamiento no lineal en el área entre dos galgas extensiométricas.

WO 2010/086466 a nombre del solicitante describe un sistema de

medición de deformaciones en palas de aerogeneradores durante ensayos

estáticos que comprende un equipo para medir la deformación en una pluralidad

de posiciones en fibras ópticas mono-modo usando la dispersión de luz de

5 Rayleigh, que incluye un interrogador OBR (quot;Optical Backscattering

Reflectometerquot;) , un dispositivo de interfase y un Sistema de Adquisición,

estando dichas fibras ópticas unidas a la pala sometida a dichos ensayos para

obtener medidas de la deformación de la pala durante dichos ensayos con una

alta resolución espacial.

1 o Algunas propiedades físicas de la pala, como la distribución longitudinal

de la masa o la distribución de la rigidez de flexión en diferentes zonas de la

pala no pueden ser bien caracterizadas utilizando la tecnología basada en

galgas extensiométricas mencionada anteriormente debido a su baja resolución

espacial. Por otro lado no se conocen métodos de ensayo con tal finalidad

15 usando la tecnología divulgada en WO 2010/086466.

Sin embargo, un buen conocimiento de dichas propiedades físicas en la

planta de fabricación sería muy útil a fin de establecer controles de calidad

estadísticos sobre toda la población para detectar cambios locales de la rigidez

y/o la masa, generados por defectos o errores durante el proceso de

2 o producción. Sería también muy útil en muchas otras etapas de la vida de las

palas.

Existe por lo tanto una necesidad de nuevos métodos de ensayo para

determinar las propiedades físicas de las palas y esta invención se destina a su

atención.

25

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la presente invención proporcionar métodos de ensayo

de propiedades físicas de una pala de aerogenerador para ser realizados en la

30 fábrica de palas con fines de control de calidad.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar métodos de ensayo

de propiedades físicas de una pala de aerogenerador para ser realizados fuera

de la fabrica de palas para detectar cambios de dichas propiedades físicas

durante su vida útil.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar un método de

instalación de cables de fibra óptica mono-modo dentro de una pala de

5 aerogenerador para que puedan ser utilizados durante todo el tiempo de vida

útil de la pala de aerogenerador.

En un aspecto, estos y otros objetos se cumplan mediante un método de

ensayo para determinar la distribución de una propiedad física a lo largo de una

pala de aerogenerador que comprende los siguientes pasos: a) instalar dentro

1º de la pala un primer cable de fibra óptica mono-modo a lo largo de los bordes

de ataque y salida y un segundo y tercer cables de fibra óptica mono-modo en

ambos lados de la pala a lo largo de una sección longitudinal central, dejando

en dichos cables un extremo libre para su conexión con un equipo externo; b)

aplicar una o más cargas a la pala en un banco de ensayos situado en la fábrica

15 de palas que comprende un primer y segundo soportes fijos y medios para rotar

la pala; e) obtener la distribución de las deformaciones producidas por dicha

carga o cargas a lo largo de la pala con un equipo externo apropiado conectado

al extremo libre de por lo menos uno de dichos cables para medir las

deformaciones usando la dispersión de luz de Rayleigh; d) determinar la

2º distribución de dicha propiedad física a partir de dicha distribución de las

deformaciones; e) comparar la distribución de dicha propiedad física con su

distribución de diseño.

En realizaciones de la presente invención, dicha propiedad física es la

rigidez a flexión en batimiento; la pala se coloca en dicho banco de ensayos en

2 5 posición de batimiento y la carga se aplica en una sección de la pala entre

dichos soportes; las medidas de las deformaciones se llevan a cabo a lo largo

del segundo y tercer cables. Se logra con ello un método de ensayo para la

obtención de la distribución de la rigidez de flexión en batimiento al final del

proceso de fabricación de palas con fines de control de calidad.

3º En realizaciones de la presente invención, dicha propiedad física es la

rigidez a flexión en arrastre, la pala se coloca en dicho banco de ensayos en

posición de arrastre y la carga se aplica en una sección de la pala entre dichos

soportes, las medidas de las deformaciones se llevan a cabo a lo largo del

primer cable. Se logra con ello un método de ensayo para la obtención de la

distribución de la rigidez de flexión en arrastre al final del proceso de fabricación

de palas con fines de control de calidad.

5 En realizaciones de la presente invención, dicha propiedad física es la

distribución longitudinal de la masa; la pala se coloca en dicho banco de

ensayos en la posición de batimiento sometida a su propio peso y se llevan

cabo unas primeras medidas de las deformaciones a lo largo de dicho segundo

cable; se gira la pala 180° en dicho banco de ensayos y se llevan a cabo unas

1 o segundas medidas de las deformaciones a lo largo de dicho tercer cable; la

distribución longitudinal de la masa de la pala se determina a partir de una

distribución de la rigidez a flexión en batimiento obtenida previamente y de las

primeras y segundas distribuciones de deformaciones resultantes de dichas

primeras y segundas medidas de las deformaciones, teniendo en cuenta que,

15 con respecto a la primera distribución, la segunda distribución está producida

por el doble del peso propio de la pala. Se logra con ello un método de ensayo

para la obtención de la distribución longitudinal de la masa de la pala al final del

proceso de fabricación de palas con fines de control de calidad.

En realizaciones de la presente invención, el método de ensayo también

2 o comprende (respecto al ensayo rigidez a flexión en batimiento) de los

siguientes pasos: f) aplicar una carga a la pala en un banco de ensayos

apropiado situado fuera de la fábrica de palas; g) obtener la distribución de

deformaciones producida por dicha carga a lo largo de la pala con un equipo

externo apropiado conectado al extremo libre de dichos segundo y tercer cables

2 5 para medir las deformaciones usando la dispersión de luz de Rayleigh; h)

determinar a distribución de la rigidez a flexión en batimiento a partir de dicha

distribución de deformaciones; i) comparar la distribución de la rigidez a flexión

en batimiento con la determinada en la fábrica de palas. Se logra con ello un

método de ensayo para la obtención de la distribución de la rigidez de flexión en

3 o batimiento fuera de la fábrica de...

 


Reivindicaciones:

1. Método de ensayo para determinar la distribución de una propiedad

física a lo largo de una pala de aerogenerador (9) , caracterizado porque

5 comprende los siguientes pasos:

a) instalar dentro de la pala un primer cable (13) de fibra óptica mono-

modo a lo largo de los borde de ataque y salida y un segundo y tercer cables

(14, 15) de fibra óptica mono-modo en ambos lados de la pala (9) a lo largo de

una sección longitudinal central, dejando en dichos cables (13, 14, 15) un

1 o extremo libre para su conexión con un equipo externo;

b) aplicar una o más cargas a la pala (9) en un banco de ensayos (10)

situado en la fábrica de palas que comprende un primer y un segundo soportes

fijos (11, 12) y medios para rotar la pala (9) ;

e) obtener la distribución de las deformaciones producidas por dicha

15 carga o cargas a lo largo de la pala (9) con un equipo externo apropiado

conectado al extremo :libre de por lo menos uno de dichos cables (13, 14, 15)

para medir las deformaciones usando la dispersión de luz de Rayleigh;

d) determinar la distribución de dicha propiedad física a partir de dicha

distribución de las deformaciones;

2 o e) comparar la distribución de dicha propiedad física con su distribución

de diseño.

2. Método de ensayo según la reivindicación 1, en el que:

- dicha propiedad física es la rigidez a flexión en batimiento;

2 5 -la pala (9) se coloca en dicho banco de ensayos (1 O) en posición de

batimiento (9') y la carga se aplica en una sección de la pala entre dichos

soportes (11, 12) ;

- las medidas ele las deformaciones se llevan a cabo a lo largo del

segundo y tercer cables (14, 15) .

30

3. Método de ensayo según la reivindicación 1, en el que: -dicha propiedad física es la rigidez a flexión en arrastre;

- la pala (9) se coloca en dicho banco de ensayos (1 O) en posición de

arrastre (9quot;) y la carga se aplica en una sección de la pala entre dichos soportes

(11' 12) ;

- las medidas de las deformaciones se llevan a cabo a lo largo del primer

5 cable (13) .

4. Método de ensayo según la reivindicación 1, en el que:

- dicha propiedad física es la distribución longitudinal de la masa;

- la pala (9) se coloca en dicho banco de ensayos (10) en posición de

1 o batimiento sometida a su propio peso y se llevan cabo unas primeras medidas

de las deformaciones a lo largo de dicho segundo cable (14) ;

- se gira 180° la pala (9) en dicho banco de ensayos (1 O) y se llevan a

cabo unas segundas medidas de las deformaciones a lo largo de dicho tercer

cable (15) ;

15 -la distribución longitudinal de la masa de la pala se determina a partir de

una distribución de la rigidez a flexión en batimiento obtenida previamente y de

las primeras y segundas distribuciones de deformaciones resultantes de dichas

primeras y segundas medidas de las deformaciones, teniendo en cuenta que,

con respecto a la primera distribución, la segunda distribución está producida

2 o por el doble del peso propio de la pala (9) .

5. Método de ensayo según la reivindicación 2, que también comprende

los siguientes pasos:

f) aplicar una carga (F') a la pala (9) en un banco de ensayos (1 O')

2 5 apropiado situado fuera de la fábrica de palas;

g) obtener la distribución de deformaciones producida por dicha carga (F')

a lo largo de la pala (9) usando un equipo externo apropiado conectado al

extremo libre de dichos segundo y tercer cables (14, 15) para medir las

deformaciones usando la dispersión de luz de Rayleigh;

3 o h) determinar la distribución de la rigidez a flexión en batimiento a partir

de dicha distribución de deformaciones;

i) comparar la distribución de la rigidez a flexión en batimiento con la

determinada en la fábrica de palas.

6. Método de ensayo según la reivindicación 3, que también comprende

5 los siguientes pasos:

f) aplicar una carga (F') a la pala (9) en un banco de ensayos (1 O)

apropiado situado fuera de la fábrica de palas;

g) obtener la distribución de deformaciones producida por dicha carga (F')

a lo largo de la pala (9) usando un equipo externo apropiado conectado al

10 extremo libre de dicho primer cable (13) para medir las deformaciones usando la

dispersión de luz de Rayleigh;

h) determinar a distribución de la rigidez a flexión en arrastre a partir de

dicha distribución de deformaciones;

i) comparar la distribución de la rigidez a flexión en arrastre con la

15 determinada en la fábrica de palas.

7. Método de ensayo según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, en el

que dichos pasos se llevan a cabo en cualquier lugar fuera de la fábrica de

palas antes de montar la pala en un aerogenerador.

20

8. Método de ensayo según cualquiera de las reivindicaciones 5-6, en el

que dichos pasos se llevan a cabo con la pala (9) montada en un

aerogenerador, siendo por tanto el banco de ensayos (1 O') el propio

aerogenerador, utilizando un dispositivo externo para la aplicación de la carga

2 5 (F') en una sección cercana a la punta de la pala (9) .

9. Método de ensayo según la reivindicación 8, en el que dicho

dispositivo externo es una cuerda (33) atada a una sección de la pala (9)

cercana a su punta que esta accionada por un motor (31) colocado en el suelo y

3 o

guiada por una polea (33) fijada a la torre del aerogenerador.

10. Método de instalación de cables (13, 14, 15) de fibra óptica mono-

modo dentro de una pala de aerogenerador (9) ensamblada mediante la unión

de una viga interior (23) y dos conchas (21, 25) , estando destinados dichos

cables para la medición de deformaciones usando la dispersión de luz de

5 Rayleigh, comprendiendo el método pasos de:

- prefijar cada uno de dichos cables (13, 14, 15) a la viga (23) o a una de

las conchas (21, 25) mediante medios apropiados de prefijado (17) por el lado

que no se utilizará durante el ensamblaje de la pala para disponer el adhesivo

(27) usado en las uniones concha-concha y concha-viga;

1 o -disponer dichos cables prefijados (13, 14, 15) de manera que se

asegure que serán cubiertos totalmente por el adhesivo (27) usado en las

uniones concha-concha y concha-viga cuando la pala esté totalmente

ensamblada con la excepción de uno de sus extremos que deberá estar

disponible para una conexión con un equipo externo.

15

11. Método de ensayo según la reivindicación 1O, en el que dichos

medios de prefijado (17) son gotas de unos medios adhesivos de curado rápido

compatibles con el adhesivo (27) usado en las uniones concha-concha y

concha-viga.

20

12. Uso de un método según las reivindicaciones 10-11 para instalar

dentro de una pala de aerogenerador (9) un primer cable (13) de fibra óptica

mono-modo a lo largo del borde de ataque y del borde de salida y un segundo y

tercer cables (14, 15) de fibra óptica mono-modo a lo largo de ambos lados de

25 la viga dejando los cables (13, 14, 15) con un extremo libre para su conexión

con un equipo externo.

 

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