SISTEMA DE PARARRAYOS PARA PALAS DE TURBINAS EÓLICAS.
Sistema de pararrayos para palas de turbinas eólicas.
Sistema que comprenden en la superficie de la concha (5) exterior de una pala hueca una pluralidad de receptores (1) de los rayos,
estando estos receptores (1) conectados con un conductor (2) de bajada de la corriente eléctrica producida por el impacto del rayo a tierra. La concha (5) de la pala es estanca y presenta en su interior un gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3) de mejora de la rigidez dieléctrica respecto aire ambiente. El sistema minimizar la aparición de descargas eléctricas en el interior de la pala, aumentando la eficacia de los receptores (1) situadas en el exterior de dicha pala.
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201130347.
Solicitante: DENA DESARROLLOS, S.L..
Nacionalidad solicitante: España.
Inventor/es: MONTANYA PUIG,JOAN, ILLA ARNAU,ANGEL, MARCH NOMEN,Victor.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- F03D11/00
- H01C7/12 ELECTRICIDAD. › H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS. › H01C RESISTENCIAS. › H01C 7/00 Resistencias fijas constituidas por una o varias capas o revestimientos; Resistencias fijas constituidas de un material conductor en polvo o de un material semiconductor en polvo con o sin material aislante (constituidas de material pulverulento o granular H01C 8/00; resistencias con barrera de potencial o barrera de superficie, p. ej. resistencias de efecto de campo, H01L 29/00; dispositivos semiconductores sensibles a las radiaciones electromagnéticas o corpusculares, p. ej. células fotorresistentes, H01L 31/00; resistencia controladas por campo magneticos H01L 43/08; dispositivos de resistencia negativa de volumen H01L 47/00). › Resistencias de protección contra sobretensiones; Pararrayos.
- H02H9/04 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › H02H 9/00 Circuitos de protección de seguridad para limitar el exceso de corriente o de tensión sin desconexión (asociación estructural de dispositivos de protección con máquinas o aparatos específicos ver las subclases relativas a estas máquinas o aparatos). › sensibles a un exceso de tensión (pararrayos H01C 7/12, H01C 8/04, H01G 9/18, H01T).
Fragmento de la descripción:
DESCRIPCIÓN
SISTEMA DE PARARRAYOS PARA PALAS DE TURBINAS EÓLICAS.
5 Objeto de la invención La presente invención se refiere a un sistema de pararrayos para palas de turbinas eólicas, que permite la protección contra el rayo de las palas asegurando la eficiencia de las partes receptoras de impactos de rayos.
1 O Campo de aplicación de la invención. La presente invención tiene su campo protección contra el rayo para palas de turbinas eólicas. de aplicación en la
15 20 25 30 Antecedentes de la invención. En los últimos años los generadores eólicos o turbinas eólicas han aumentado su capacidad de potencia casi al mismo tiempo en que aumenta su tamaño. Es bien conocido que las estructuras elevadas son más vulnerables a los impactos de rayos e incluso son capaces de iniciar el rayo. El aumento de producción de energía de las turbinas eólicas precisa palas más largas y voluminosas. Debido a las solicitaciones mecánicas, existen varios diseños con distintos materiales como las fibras de vidrio, resinas, madera e incluso la utilización de fibras de carbono. Las primeras palas que aparecieron para turbinas de menos de 1 MW no incluían sistema de pararrayos, ya que se suponía que al ser aislantes no recibirían impactos. La experiencia demostró que numerosas palas eran dañadas por los impactos de rayos. Posteriormente se añadió a las palas un sistema de pararrayos basado en uno o varios receptores o superficies receptoras de los impactos de rayos y uno o varios conductores bajantes que permiten derivar la corriente al suelo. Éste es el tipo actual de sistema de pararrayos. No obstante, la experiencia también muestra que, aún
disponiendo de receptores, las palas sufren impactos de rayos que esquivan
los receptores. Estos impactos de rayos que afectan a la concha y otros
elementos pueden dañar seriamente la pala e incluso producir el colapso. Por
ejemplo, un impacto de rayo fuera del receptor puede provocar arcos
5 eléctricos internos en la pala y, solamente por el incremento de temperatura y
onda de presión, producir rupturas e incluso explosiones.
Un caso muy delicado son las palas que utilizan fibras de
carbono que son conductoras eléctricas pero no tan buenas como otros
conductores metálicos, y con mucha menos capacidad de soportar el impacto
1º de un arco eléctrico.
Asi, se pone de manifiesto que aunque las palas lleven
incorporados receptores para captar el impacto del rayo, existen muchos
casos en que el rayo impacta en otras partes de la pala no preparadas para
tal finalidad.
15 El solicitante de la presente invención desconoce la existencia
de antecedentes que resuelvan de forma satisfactoria la problemática
expuesta.
Descripción de la invención
20 El sistema de pararrayos para palas de turbinas eólicas, objeto
de esta invención, presenta unas particularidades técnicas destinadas a
facilitar la estabilidad dieléctrica de la pala frente al impacto de un rayo,
reduciendo sus efectos nocivos en el interior de dicha pala.
El sistema de pararrayos es del tipo de los que comprenden en
25 la superficie de la concha exterior de una pala hueca de turbina eólica una
pluralidad de receptores de los rayos, estando estos receptores conectados
con un conductor de bajada de la corriente eléctrica producida por el impacto
del rayo a tierra.
De acuerdo con la invención, la concha de la pala es estanca y
30 presenta en su interior un gas o fluido de aislamiento dieléctrico de mejora de
la rigidez dieléctrica respecto al aire ambiente, operativamente apto paraminimizar la aparición de descargas eléctricas en el interior de la pala, aumentando la eficacia de los receptores o superficies receptoras situadas en el exterior de dicha pala.
Así, el control del gas o fluido dieléctrico en el interior en las palas mejora dicho aislamiento. De esta manera se asegura la eficacia de los receptores o de las zonas conductoras destinadas a recibir los impactos de rayos. Así, se dificulta la aparición y formación de descargas eléctricas en el interior de la pala, evitando riesgo de deterioros de componentes e incluso de explosiones o colapso.
Por ejemplo, un posible candidato de gas de aislamiento dieléctrico a ser utilizado es el hexafluoruro de azufre (SF6) , el cual es ampliamente utilizado en interruptores eléctricos. No obstante, cualquier gas o fluido que mejore la rigidez dieléctrica del aire a presión ambiente puede ser utilizado, tal como el aceito u otros.
En una realización, el gas o fluido de aislamiento dieléctrico es aire presurizado por encima de la presión ambiente, con lo que mejora su rigidez dieléctrica y dificulta la formación de arcos eléctricos en el interior de la pala.
El sistema comprende unos medios de llenado y control de la cantidad de gas o fluido de aislamiento dieléctrico en el interior de la pala, manteniendo controladas las condiciones interiores. Estos medios son útiles cuando, por construcción, la estanqueidad de la pala no está permanentemente garantizada. Así, estos medios de llenado proporcionan más gas o fluido de aislamiento dieléctrico desde un depósito o compresor, con el fin de mantener siempre las condiciones óptimas de funcionamiento.
En una realización, el sistema comprende una cámara neumática de alojamiento del gas o fluido aislante dieléctrico en el interior de la concha para la mejora de la estanqueidad. Esta cámara es útil en palas con la concha exterior definida en varias piezas ensambladas, y que por las uniones puede producirse algún tipo de fuga.
En una realización el gas o fluido dieléctrico queda alojado en una fina capa o película en la cara interior de la concha o carcasa exterior de la pala. El volumen de gas o fluido de aislamiento dieléctrico es menor que el total del volumen de la pala, y por lo tanto se reducen los costes de fabricación y mantenimiento.En una alternativa de realización, el gas o fluido dieléctrico está confinado en al menos una porción determinada de la pala, tal como el extremo de la pala por ejemplo, por ser la zona de mayores impactos. También se contempla que el gas o fluido aislante dieléctrico esté en cualquier otra sección o parte crítica de la pala.
Descripción de las figuras.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una vista esquematizada en alzado del sistema de pararrayos instalado en una pala. La figura 2 muestra una vista esquematizada en alzado de una variante del sistema de pararrayos instalado en una pala, estando el gas o fluido aislante dieléctrico alojado en una película o fina capa adyacente a la concha o carcasa exterior de la pala.
La figura 3 muestra una vista esquematizada en alzado de una variante, donde la cámara de alojamiento del gas comprende sólo el extremo de la pala, al ser la zona de mayores impactos directos.
Realización preferente de la invención
Como se puede observar en las figuras referenciadas el sistema de pararrayos de esta invención está instalado en una pala hueca, de la cual está representada de forma esquematizada la concha (5) o carcasa exterior, la cual es totalmente estanca y que comprende en su interior un gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3) a presión, que aumenta la rigidez dieléctrica dela pala frente a los impactos de rayos. El sistema comprende unos medios de
llenado (4) y de control del gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3)
manteniendo la cantidad y presión del mismo frente a posibles fugas.
El sistema de pararrayos comprende sobre la superficie de la
5 concha (5) o carcasa exterior de la pala un receptor (1) de rayos conectado
con un conductor (2) de bajada de la corriente eléctrica del rayo que impacta
a tierra. El gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3) optimiza el
funcionamiento de dichos receptores ( 1) evitando el impacto de rayos en otros
puntos de la superficie de la concha (5) de la pala no protegidos.
1º En la figura 2 se observa una alternativa de realización, donde el
gas o fluido aislante dieléctrico (3) está alojado en un espacio reducido o
película adyacente a la cara interior de la concha (5) de la pala, requiriendo
menor cantidad del mismo.
En la figura 3, se describe otra alternativa de realización, donde
15 el gas o fluido de aislamiento llena parcialmente la pala en zonas
determinadas, en este caso una porción del extremo de la pala, u otras zonas...
Reivindicaciones:
1. Sistema de pararrayos para palas de turbinas eólicas, del tipo de las que comprenden en la superficie de la concha ( 5) exterior de una pala hueca una pluralidad de receptores (1) de los rayos, estando estos receptores 5 (1) conectados con un conductor (2) de bajada de la corriente eléctrica producida por el impacto del rayo a tierra, caracterizado porque la concha (5) de la pala es estanca y presenta en su interior un gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3) de mejora de la rigidez dieléctrica respecto al aire ambiente, operativamente apto para minimizar la aparición de descargas eléctricas en el
1º interior de la pala, y aumentar la eficacia de los receptores (1) situados en el exterior de dicha pala.
2. Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque el gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3) es aire presurizado por encima de la 15 presión ambiente.
3. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unos medios de llenado (4) y de control de la cantidad de gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3) en el interior de la concha (5) de la pala, manteniendo controladas las condiciones interiores.
4. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende una cámara neumática de alojamiento del gas o fluido aislante dieléctrico (3) en el interior de la concha (5) para la mejora de la estanqueidad.
5. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas o fluido de aislamiento dieléctrico (3) está alojado en una cámara o película adyacente a la cara interior de la concha (5)
de la pala.
6. Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el gas o fluido dieléctrico está confinado en al menos una porción determinada de la pala.
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