Pala de rotor de una planta de energía eólica.

Pala de rotor (60) de una planta de energía eólica con un lado superior (lado de succión) y un ladoinferior (lado de presión),

en la que, configurados a lo largo de un eje longitudinal entre una raíz de pala de rotor yuna punta de pala de rotor, hay perfiles (21, 22, 23, 24, 25) con un borde delantero y un borde trasero (62) en lasección transversal, para cada perfil (21, 22, 23, 24, 25) está predeterminada respectivamente una dirección deincidencia de diseño (31, 32, 33, 34, 35) y los perfiles (21, 22, 23, 24, 25) están configurados con un espesor relativoinferior a 30% en la zona exterior dirigida hacia la punta de pala de rotor, caracterizada porque a lo largo del ejelongitudinal en la zona interior asignada a la raíz de pala de rotor en perfiles (21, 22, 23, 24, 25) con un espesorrelativo superior a 30% en el lado de presión está situado un dispositivo adicional (51) que presenta una superficiede incidencia adicional (52), así como un punto inicial (41, 42, 43), dirigido hacia el borde delantero, de la superficiede incidencia adicional (52) y un punto final, dirigido hacia el borde trasero (62), de la superficie de incidenciaadicional (52), donde el punto inicial (41, 42, 43) de la superficie de incidencia adicional (52) está situado en unazona ubicada entre el borde delantero y el borde trasero (62) de los perfiles (21, 22, 23, 24, 25), de manera que latangente en el perfil (21, 22, 23, 24, 25) en el punto inicial (41, 42, 43) está configurada en un intervalo angular deentre +20º y -20º, en particular entre +15º y -15º, respecto a la dirección de incidencia de diseño (31, 32, 33, 34, 35)del perfil (21, 22, 23, 24, 25).

Pala de rotor de una planta de energía eólica.

La invención se refiere a una pala de rotor de una planta de energía eólica con un lado superior (lado de succión) y un lado inferior (lado de presión) , en la que, configurados a lo largo de un eje longitudinal entre una raíz de pala de rotor y una punta de pala de rotor, hay perfiles con un borde delantero y un borde trasero en la sección transversal, para cada perfil está predeterminada respectivamente una dirección de incidencia de diseño y los perfiles están configurados con un espesor relativo inferior a 30% en la zona exterior dirigida hacia la punta de pala de rotor. La invención se refiere además a una planta de energía eólica, así como al uso de un dispositivo adicional. La invención se refiere también a un procedimiento para la fabricación de una pala de rotor de una planta de energía eólica.

El grado de eficiencia de las palas de rotor de una planta de energía eólica se determina mediante el ángulo de incidencia, o sea, el ángulo entre la cuerda de pala de rotor y la dirección de incidencia del aire. En las plantas de energía eólica, el ángulo de incidencia depende en particular de la velocidad de la pala de rotor y, por tanto, de la velocidad de giro del rotor y la velocidad del viento.

A fin de poder desplegar plenamente la fuerza ascensional en caso de una sustentación aerodinámica, la corriente de aire ha de estar en contacto lo más posible con el perfil de la pala de rotor. A este respecto, la pala de rotor 20 debería estar sometida siempre a una corriente con un ángulo favorable. El valor y el ángulo de la velocidad de incidencia varían aquí en función de la velocidad del viento y de la velocidad periférica en el punto respectivo de una pala de rotor. Dado que la velocidad periférica es máxima en la punta de la pala de rotor y disminuye hacia el buje de rotor, se obtiene un aumento del ángulo de incidencia respecto al plano de rotor desde la punta de pala en dirección al buje. Las palas de rotor se diseñan con un alabeo para garantizar que la corriente incida óptimamente en cada punto de la pala de rotor.

Las palas de rotor de una planta de energía eólica se describen en los documentos DE-A-19815519 y DE-A102004007487. El documento WO-A-2002/008600 divulga otra pala de rotor de una turbina eólica.

En el documento WO-A-2004/097215 se da a conocer una pala de rotor de una planta de energía eólica, en la que la pala de rotor presenta un valor máximo de espesor aproximadamente en el intervalo de 15% a 40% y el espesor máximo del perfil es aproximadamente de 20% a 45%.

En el documento DK-U-9500009 se describe un perfil aerodinámico de una pala de rotor de una planta de energía 35 eólica, en la que está dispuesto un cuerpo de desviación en el lado de presión del perfil en el borde trasero.

A partir de este estado de la técnica, la presente invención tiene el objetivo de proporcionar una pala de rotor de una planta de energía eólica, así como de mejorar el funcionamiento de una planta de energía eólica, mediante lo que se optimice o aumente el rendimiento energético en una planta de energía eólica al usarse una pala de rotor de este tipo.

En el caso de una pala de rotor del tipo mencionado al inicio, este objetivo se consigue al estar situado a lo largo del eje longitudinal en la zona interior, asignada a la raíz de pala de rotor, en perfiles con un espesor relativo superior a 30% en el lado de presión un dispositivo adicional que presenta una superficie de incidencia adicional, así como un 45 punto inicial, dirigido hacia el borde delantero, de la superficie de incidencia adicional y un punto final, dirigido hacia el borde trasero, de la superficie de incidencia adicional, donde el punto inicial de la superficie de incidencia adicional está situado en una zona ubicada entre el borde delantero y el borde trasero de los perfiles, de manera que la tangente en el perfil en el punto inicial está configurada en un intervalo angular de entre +20º y -20º, en particular de entre +15º y -15º, respecto a la dirección de incidencia de diseño del perfil.

La invención se basa en la idea de obtener un perfil de pala de rotor en la zona interior con una configuración aerodinámica optimizada, es decir, con un espesor relativo mayor, superior a 30%, en particular un espesor relativo superior a 50%, mediante una superficie de incidencia o superficie de incidencia adicional, configurada de manera complementaria, con ayuda del dispositivo adicional en el lado de presión de la pala de rotor. Por medio de la 55 superficie de incidencia configurada de manera complementaria, que después de fabricarse una pala de rotor completa se dispone, por ejemplo, posteriormente sobre un punto preferido en la zona interior de la pala de rotor, se configura un tipo de aumento de la curvatura en los perfiles preferidos de la pala de rotor que produce un aumento de la sustentación.

Por espesor relativo de un perfil de pala de rotor se entiende en general la relación del espesor de perfil (máximo) con la cuerda del perfil.

En caso de perfiles más gruesos, en los que usualmente la corriente de aire trata de separarse en el lado de presión en la zona cercana al buje de rotor, los puntos iniciales del dispositivo adicional se disponen en una zona del contorno del perfil, en la que los extremos de contacto o las tangentes en el respectivo punto inicial están situados o configurados aproximadamente en paralelo a la dirección de incidencia o a la dirección de incidencia de diseño (predeterminada) . De esta manera los puntos iniciales del dispositivo adicional, según la invención, están determinados o caracterizados en el lado de presión del perfil de pala de rotor en la zona interior al existir espesores de perfil relativos superiores a 30%, preferentemente superiores a 50%. En este sentido es ventajosa o posible una tolerancia de aproximadamente ±20% entre los extremos de contacto en el punto inicial con el perfil y la dirección de incidencia de diseño. Los perfiles están presentes típicamente en la zona interior con un espesor relativo superior a 50%.

Según la invención, los perfiles de pala de rotor (como perfiles primarios) presentan en la zona interior, que resulta muy difícil de construir y fabricar, un tipo de perfil secundario con la superficie de incidencia adicional, configurada o dispuesta, del dispositivo adicional, por lo que el aumento del ángulo de incidencia en la zona cercana al buje de rotor se tiene en cuenta en la superficie de incidencia configurada de manera complementaria y el rendimiento energético aumenta como resultado de esto.

En la zona de transición entre la superficie de corriente, situada en el lado de presión, de la pala de rotor y la superficie de incidencia siguiente del dispositivo adicional sigue estando prevista una corriente incidente del medio o del aire.

El dispositivo adicional, según la invención, mejora las propiedades aerodinámicas del perfil de una pala de rotor en relación con un rendimiento energético mejorado (en la media anual) . Según la invención, la sustentación de perfil de secciones de perfil interiores aumenta eficazmente para espesores de perfil relativos de 100% a 30%. Dado que el dispositivo adicional está situado delante del punto de separación de la corriente en el perfil respecto al borde delantero del perfil, la potencia de un rotor aumenta hasta 3, 0% en la media anual.

Una forma de realización preferida de la pala de rotor consiste en que a lo largo del eje longitudinal en la zona interior, asignada a la raíz de pala de rotor, en perfiles con un espesor relativo superior a 30% en el lado de presión está situado un dispositivo adicional que presenta una superficie de incidencia adicional, así como un punto inicial, dirigido hacia el borde delantero, de la superficie de incidencia adicional y un punto final, dirigido hacia el borde trasero, de la superficie de incidencia adicional, donde el punto inicial de la superficie de incidencia adicional está configurado delante del punto de separación de la corriente de aire en el lado de presión o delante del punto de separación del medio incidente sobre la pala de rotor en el lado de presión. De esta manera se evita una entrada en pérdida en la zona de la pala de rotor cercana al centro en el lado de presión o al menos esta se desplaza a favor de la corriente.

Según la invención, en caso de una velocidad específica de diseño predeterminada hay una llamada dirección de incidencia de diseño con una configuración diferente para cada perfil de sección transversal de la pala de rotor. La velocidad específica λ de una pala de rotor o de una planta de energía eólica es un valor característico importante para el diseño de... [Seguir leyendo]

1. Pala de rotor (60) de una planta de energía eólica con un lado superior (lado de succión) y un lado inferior (lado de presión) , en la que, configurados a lo largo de un eje longitudinal entre una raíz de pala de rotor y 5 una punta de pala de rotor, hay perfiles (21, 22, 23, 24, 25) con un borde delantero y un borde trasero (62) en la sección transversal, para cada perfil (21, 22, 23, 24, 25) está predeterminada respectivamente una dirección de incidencia de diseño (31, 32, 33, 34, 35) y los perfiles (21, 22, 23, 24, 25) están configurados con un espesor relativo inferior a 30% en la zona exterior dirigida hacia la punta de pala de rotor, caracterizada porque a lo largo del eje longitudinal en la zona interior asignada a la raíz de pala de rotor en perfiles (21, 22, 23, 24, 25) con un espesor 10 relativo superior a 30% en el lado de presión está situado un dispositivo adicional (51) que presenta una superficie de incidencia adicional (52) , así como un punto inicial (41, 42, 43) , dirigido hacia el borde delantero, de la superficie de incidencia adicional (52) y un punto final, dirigido hacia el borde trasero (62) , de la superficie de incidencia adicional (52) , donde el punto inicial (41, 42, 43) de la superficie de incidencia adicional (52) está situado en una zona ubicada entre el borde delantero y el borde trasero (62) de los perfiles (21, 22, 23, 24, 25) , de manera que la tangente en el perfil (21, 22, 23, 24, 25) en el punto inicial (41, 42, 43) está configurada en un intervalo angular de entre +20º y -20º, en particular entre +15º y -15º, respecto a la dirección de incidencia de diseño (31, 32, 33, 34, 35) del perfil (21, 22, 23, 24, 25) .

2. Pala de rotor (60) según la reivindicación 1, caracterizada porque a lo largo del eje longitudinal en la zona interior, asignada a la raíz de pala de rotor, en perfiles (21, 22, 23, 24, 25) con un espesor relativo superior a 30% en el lado de presión está situado un dispositivo adicional (51) que presenta una superficie de incidencia adicional (52) , así como un punto inicial, dirigido hacia el borde delantero, de la superficie de incidencia adicional

(52) y un punto final, dirigido hacia el borde trasero (62) , de la superficie de incidencia adicional (52) , donde el punto inicial de la superficie de incidencia adicional (52) está configurado delante del punto de separación del medio 25 incidente sobre la pala de rotor (60) en el lado de presión.

3. Pala de rotor (60) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la tangente en el punto inicial (41, 42, 43) está configurada esencialmente en paralelo a la dirección de incidencia de diseño (31, 32, 33, 34, 35) .

4. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el punto final de la superficie de incidencia adicional (52) finaliza delante del borde trasero.

5. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque los puntos iniciales

(53) de la superficie de incidencia adicional (52) están unidos de manera continua de adentro hacia afuera. 35

6. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque los puntos finales (54) de la superficie de incidencia adicional (52) están unidos de manera continua de adentro hacia afuera.

7. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque la distancia entre los puntos finales (54) de la superficie de incidencia adicional (52) y el borde delantero de la pala de rotor (60) aumenta de adentro hacia afuera a lo largo del eje longitudinal.

8. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el dispositivo adicional (51) está configurado en forma de un alerón (51) . 45

9. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el dispositivo adicional (51) se pega o está pegado sobre la pala de rotor (60) .

10. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el dispositivo 50 adicional (51) está montado o se puede montar posteriormente.

11. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el dispositivo adicional (51) se cambia o se ha cambiado de una posición de reposo a una posición de trabajo.

12. Pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el punto final de la superficie de incidencia adicional (52) está configurado como punto de separación de la corriente.

13. Planta de energía eólica con al menos una pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 12.

14. Uso de un dispositivo adicional (51) que se sitúa o está situado en una zona interior de una pala de rotor (60) según una de las reivindicaciones 1 a 12.

15. Procedimiento para la fabricación de una pala de rotor (60) de una planta de energía eólica, en el que

un dispositivo adicional (51) se sitúa en la zona interior de la pala de rotor (60) , de manera que la pala de rotor (60) se configura según una de las reivindicaciones 1 a 12.