Pala de rotor de turbina eólica con emisión de ruido reducida.

Punta de pala de rotor de una pala de rotor para una planta de energía eólica,

presentando la pala de rotor unperfil aerodinámico con un lado de presión y un lado de succión y estando arqueada o acodada la punta de pala derotor en su zona exterior en dirección del lado de presión de la pala de rotor, caracterizada por que la punta de palade rotor se estrecha en su zona exterior hacia el borde superior de arco marginal y presenta un borde delantero dearco marginal (32) y un borde trasero de arco marginal (34) y por que el borde delantero de arco marginal y el bordetrasero de arco marginal discurren igualmente con una inclinación elíptica, prefijada y forzada, hacia el bordesuperior de arco marginal (36).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2003/014621.

Solicitante: Wobben Properties GmbH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: Dreekamp 5 26605 Aurich ALEMANIA.

Inventor/es: WOBBEN, ALOYS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F03D1/06 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.F03D 1/00 Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/00). › Rotores.

PDF original: ES-2440218_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Pala de rotor de turbina eólica con emisión de ruido reducida La presente invención se refiere a una pala de rotor de una planta de energía eólica con un perfil aerodinámico que presenta un borde delantero de pala de rotor y un borde trasero de pala de rotor. La presente invención se refiere asimismo a una punta de pala de rotor para una pala de rotor con un perfil aerodinámico que presenta un lado de presión y un lado de succión, estando arqueada o acodada la punta de pala de rotor en su zona extrema en dirección del lado de presión de la pala de rotor.

Tales palas de rotor y puntas de pala de rotor son conocidas desde hace mucho tiempo en el estado de la técnica. En particular, las puntas de pala de rotor arqueadas se usan desde hace algún tiempo, por ejemplo, en las palas de rotor del fabricante Enercon. Estas conocidas puntas de pala de rotor deben reducir el torbellino marginal generado forzosamente en la punta de pala del rotor y disminuir así el ruido no deseado.

Como estado de la técnica se remite en general en este punto a los siguientes documentos: DE19738278; DE19743694; DE4440744; DE19614420 y DE4436197. Se remite asimismo al documento “A Momentum Theor y for Winglets on Horizontal Axis Windturbine Rotors and some Comparison with Experiments”, G.J.W. van Bussel, Fourth IEA Symposium on the Aerodynamics of Wind Turbines, Roma, del 19 al 20 de noviembre de 1990, así como al documento “Numerical Analysis of the Horizontal Axis Wind Turbine with Winglets”, H. Inamura et al, JSME International Journal, vol. 41, Nº 1, 1998 y al documento “Development and Testing of Tip Devices for Horizontal Axis Wind Turbines”, G.W. Gyatt et al, mayo de 1985.

Son conocidas también palas de rotor del tipo mencionado al inicio, cuyas puntas terminan en forma elíptica. Esta configuración de las puntas de pala de rotor debe reducir asimismo las emisiones de ruido procedentes de la pala de rotor o en particular de su punta.

Dado que las plantas de energía eólica ya no representan entretanto fenómenos aislados, sino que se pueden encontrar en múltiples lugares, éstas se localizan también cada vez más cerca de zonas residenciales. Precisamente aquí la aceptación de las plantas de energía eólica depende, entre otros aspectos, de la emisión de ruido y es fácilmente comprensible que se acepten mejor las plantas de energía eólica más silenciosas que las plantas de energía eólica más ruidosas.

Por consiguiente, es objetivo de la presente invención seguir reduciendo las emisiones de ruido de las plantas de 35 energía eólica.

Este objetivo se consigue mediante una punta de pala de rotor de una pala de rotor de una planta de energía eólica con las características de la reivindicación 1. En las demás reivindicaciones se indican variantes ventajosas.

Esta configuración, según la invención, de la punta de pala de rotor se basa en el conocimiento de que el flujo alrededor de la punta de pala disminuye debido a la reducción de la profundidad de la pala, ya que su energía se distribuye antes en el torbellino del borde trasero, pero al mismo tiempo disminuye también la superficie efectiva de la pala de rotor. Al acodarse la punta de pala de rotor, la profundidad efectiva de la pala de rotor sigue siendo óptima hasta la punta de pala de rotor acodada. La zona, que termina en punta, discurre en un ángulo prefijado preferido a 45 partir del plano de la pala de rotor en dirección del lado de presión de la pala de rotor. El torbellino en la punta de pala de rotor se desprende al mismo tiempo del plano de la pala de rotor y se traslada a otro plano, lo que influye a su vez favorablemente en la emisión de ruido de la pala de rotor equipada con tal punta y reduce al mismo tiempo las pérdidas producidas en la pala de rotor. Esto se refiere tanto a las pérdidas por torbellino marginal y al grado de eficiencia aerodinámica que se puede mejorar mediante un diseño adecuado, como a una configuración favorable de la diferencia de presión entre el lado de presión y el lado de succión.

La zona exterior de la punta de pala de rotor está arqueada con especial preferencia en un ángulo aproximado de 70º a 90º a partir de la horizontal. Dicho de otro modo, la punta de pala de rotor forma un ángulo aproximado de 110º a 90º con la pala de rotor. En investigaciones empíricas se han obtenido los mejores resultados con estos ángulos.

En una configuración particularmente ventajosa, la punta de pala de rotor según la invención está configurada como parte independiente que se puede insertar en la pala de rotor. Además, la punta de pala de rotor está realizada de manera hueca y fabricada preferentemente de metal, en particular aluminio. Al estar realizada de manera hueca se consigue una reducción del peso y, por tanto, una manipulación más fácil.

Además, una punta de pala de rotor hueca, al igual que una zona extrema hueca de una pala de rotor, que se describe arriba, se puede someter a una corriente de aire caliente, por ejemplo, para eliminar o disminuir la formación de hielo.

Una punta de pala de rotor fabricada de metal puede servir también de pararrayos y conducir los rayos atraídos hacia un dispositivo de derivación adecuado para proteger eficientemente la planta de energía eólica en caso de impactar un rayo.

En las reivindicaciones secundarias se indican configuraciones ventajosas de la invención.

La invención se describe detalladamente a continuación por medio de las figuras. Muestran:

Fig. 1 una vista en planta de una pala de rotor, según la invención, con una zona extrema elevada según una primera forma de realización de la invención;

Fig. 2 una pala de rotor, según la invención, con una zona extrema arqueada según una segunda forma de realización preferida de la invención;

Fig. 3 otra representación de la segunda forma de realización de la invención;

Fig. 4 otra representación de la segunda forma de realización;

Fig. 5 una tercera forma de realización de una pala de rotor curvada;

Fig. 6 una vista lateral de una punta de pala de rotor según la invención;

Fig. 7 una vista delantera de una forma de realización de una punta de pala de rotor según la invención;

Fig. 8 una vista delantera de una forma de realización alternativa de una punta de pala de rotor según la invención; 25 Fig. 9 una vista delantera de una forma de realización alternativa de una punta de pala de rotor según la invención; y

Fig. 10 una representación de una pala de rotor con una zona extrema configurada según la invención y con una punta de pala de rotor según la invención.

La figura 1 muestra una pala de rotor 10, según la invención, de una planta de energía eólica. En esta pala de rotor 10 está indicado el eje de interconexión 14. El eje de interconexión 14 es un eje imaginario, en el que se han de interconectar todas las partes de una pala de rotor 10 para obtener la forma de pala de rotor deseada.

La zona extrema 12 de la pala de rotor 10 está doblada en un ángulo prefijado a respecto a un primer eje de interconexión 14. Para la zona extrema 12 está representado un segundo eje de interconexión 16 y entre ambos ejes de interconexión 14, 16 se indica el ángulo a que es de 5 grados en esta figura. Esta medida representa una relación aceptable entre una emisión de ruido reducida y una carga elevada.

A este respecto, la zona extrema está doblada en el plano de la pala de rotor en dirección del borde trasero 20 de la pala de rotor. Este doblamiento provoca, por una parte, un borde trasero más largo y de esta manera, una distribución más amplia de la energía del torbellino. Por la otra parte, la corriente en el borde trasero de la pala de rotor 10 en la zona extrema doblada 12 se separa más tarde que en la zona recta de la pala de rotor 10. Por tanto,

se producen correspondientemente más tarde los torbellinos que generan el ruido.

La figura 2 muestra una forma de realización mejorada de una pala de rotor 10 según la invención. En esta figura están indicados también los ejes de interconexión 14, 16. Sin embargo, la transición de la pala de rotor 10 a la zona extrema 12 no se realiza aquí mediante un doblamiento brusco, sino que discurre más bien de manera continua en forma de una curvatura que aumenta hacia la punta de pala de rotor. Esto significa que el radio de curvatura disminuye hacia la punta de pala de rotor.

En este caso, la tangente de arco está desplazada en paralelo en la punta del borde trasero de pala de rotor 20 y hacia el centro de la pala de rotor en la zona extrema 12. Entre los ejes de interconexión 14, 16 está indicado un 55 ángulo 3 de 10 grados.... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Punta de pala de rotor de una pala de rotor para una planta de energía eólica, presentando la pala de rotor un perfil aerodinámico con un lado de presión y un lado de succión y estando arqueada o acodada la punta de pala de rotor en su zona exterior en dirección del lado de presión de la pala de rotor, caracterizada por que la punta de pala de rotor se estrecha en su zona exterior hacia el borde superior de arco marginal y presenta un borde delantero de arco marginal (32) y un borde trasero de arco marginal (34) y por que el borde delantero de arco marginal y el borde trasero de arco marginal discurren igualmente con una inclinación elíptica, prefijada y forzada, hacia el borde superior de arco marginal (36) .

2. Punta de pala de rotor según la reivindicación 1, caracterizada por que el perfil de la pala de rotor en la zona de la curvatura se transforma de manera continua en el perfil de la zona exterior.

3. Punta de pala de rotor según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que el plano de la sección transversal de

la zona exterior discurre en un ángulo prefijado respecto al plano de la sección transversal del resto de la pala de rotor (10) .

4. Punta de pala de rotor según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que la punta de pala de rotor

(30) está configurada como parte independiente que se puede insertar en la pala de rotor (10) . 20

5. Punta de pala de rotor según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que la punta de pala de rotor

(30) presenta una zona de sección transversal reducida para la inserción en la pala de rotor (10) .

6. Punta de pala de rotor según la reivindicación 5, caracterizada por que en la zona de sección transversal 25 reducida existe al menos una entalladura.

7. Punta de pala de rotor según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que la punta de pala de rotor

(30) está realizada de manera hueca.

8. Punta de pala de rotor según la reivindicación 7, caracterizada por que en su extremo opuesto a la corriente existe un orificio para el drenaje.

9. Punta de pala de rotor según la reivindicación 8, caracterizada por que al orificio se conecta un tubo.

10. Punta de pala de rotor según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que la punta de pala de rotor está fabricada de metal, en particular de aluminio.

11. Pala de rotor con una punta de pala de rotor según una de las reivindicaciones 1 a 10.

12. Pala de rotor con una punta de pala de rotor según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que la pala de rotor (10) está fabricada de plástico reforzado con fibra de vidrio y por que en la pala de rotor (10) están integrados elementos conductores para la derivación de rayos, que están en contacto conductor con la punta de pala de rotor (30) .

13. Planta de energía eólica con un rotor que está equipado con al menos una pala de rotor según una de las reivindicaciones precedentes.


 

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