Un método para producir una estructura compuesta por medio de productos intermedios, el aparato relacionado y una estructura de compuesto que se puede obtener mediante el método.

Un método para fabricar una estructura de compuesto (110, 210,

410, 510, 610, 710: 160. 260. 360. 460. 560.660. 760) que tiene una dirección longitudinal y que comprende una primera parte curada (112. 212, 312. 412, 512,612, 712; 162. 162, 262, 462, 562, 682, 762) que tiene un primer extremo (113, 213, 413, 513, 613, 713; 163, 263,363, 463, 563, 663, 763) del que se extiende un número de capas de fibra (114, 214, 314, 414, 514, 614, 714; 164,264. 364, 464, 564, 664, 764), el método comprende las etapas de:

I) proporcionar una estructura formada (110, 160) que comprende una cavidad de molde y una dirección longitudinal.

II) colocar el material de fibra en la cavidad de molde de tal manera que una parte del material de fibra estádispuesto en una parte que corresponde al primer compuesto curado (112, 212, 312. 412, 512, 612, 712; 162, 262,362, 462, 562, 662, 762) de la primera estructura (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710; 160. 260, 360, 460, 560, 660,760) y otra parte del material de fibra forma las primeras capas de fibras (114, 214, 314, 414, 514, 164, 264, 364,464, 564, 664, 764),

III) proporcionar una resina en la cavidad de molde simultáneamente con y/o posteriormente a la etapa II) en la parteque corresponde a la primera parte del compuesto curado (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 162, 262, 362,462,562, 662, 762) de la primera estructura (110, 210, 310, 512, 612, 712: 162, 262, 362, 462, 562, 662, 762) de laprimera estructura (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710; 160, 260, 360, 460, 560, 660, 760), y

IV) curar la resina con el fin de formar la primera estructura del compuesto curado (112, 212, 312 412, 512, 612, 712;162, 262, 362, 462, 562, 662, 762).

Un método para producir una estructura compuesta por medio de productos intermedios, el aparato relacionado y una estructura de compuesto que se puede obtener mediante el método.

Campo Técnico La presente invención se relaciona con un método para producir una estructura de compuesto que comprende material reforzado de fibra y que tiene una dirección longitudinal.

Antecedentes

Las paletas de turbinas eólicas del polímero reforzado con fibra se fabrican usualmente como partes de carcasa en moldes, en donde el lado superior y el lado inferior del perfil de paleta (normalmente el lado de presión y el lado de succión, respectivamente) se fabrican en forma separada al disponer mantas de fibra de vidrio en cada una de las dos partes del molde. Después de esto, las dos mitades se unen con pegamento, frecuentemente por medio de partes con rebordes internos. El pegamento se aplica a la cara interna de la mitad inferior de la paleta antes que la mitad superior de la paleta baje sobre la otra mitad. Adicionalmente, se unen frecuentemente uno o dos perfiles de refuerzo (viguetas) al interior de la mitad inferior de la paleta antes de pegar a la mitad superior de la paleta.

Las partes de carcasa para la paleta de turbina eólica se fabrican normalmente como estructuras de compuesto de fibra por medio de VARTM (moldeo de transferencia de resina asistido por vacío) , en donde el polímero líquido, también llamado resina, se vierte en una cavidad de molde, en el que se ha insertado previamente material de fibra, y en donde se genera un vacío en la cavidad de molde, succionando por lo tanto el polímero. El polímero puede ser plástico termocurado o termoplásticos.

La infusión por vacío o VARTM es un proceso utilizado para hacer molduras de compuestos de fibras, en donde las fibras distribuidas uniformemente se forman en capas en una de las partes del molde, las fibras son mechas, es decir ovillos de bandas de fibra, bandas de mechas, o mantas, que son mantas de fieltro hechas de fibras individuales o mantas tejidas de mechas de fibras. La segunda parte del molde se hace frecuentemente de una bolsa de vacío elástica, y se pone posteriormente en la parte superior del material de fibra. Al generar un vacío, normalmente 80 % a 95 % del vacío total, en la cavidad de molde entre el lado interno de la parte de molde y la bolsa de vacío, el polímero líquido puede ser succionado y se cargado en la cavidad de molde con el material de fibra contenido allí. Las así llamadas capas de distribución o tubos de distribución, también llamados canales de entrada, se utilizan entre la bolsa de vacío y el material de fibra con el fin de obtener una distribución sólida y eficiente del polímero tanto como sea posible. En la mayoría de los casos, el polímero aplicado es poliéster o epoxi, y el refuerzo de fibra se basa más frecuentemente en fibras de vidrio o fibras de carbono.

Se sabe comúnmente que los moldes para elaborar artículos grandes, tal como paletas de turbinas eólicas, y que consisten de dos partes de molde se cierran alrededor de la línea de bisagra longitudinal, en donde las bisagras son pasivas, es decir se utiliza una grúa para levantar una de las partes de molde alrededor de la línea de bisagra para cierre y abertura del molde. Cuando se elaboran paletas de turbinas eólicas, el molde se cierra de tal manera que pega las dos mitades de la carcasa de paleta, dichas mitades de carcasa se producen en partes de molde separadas.

Las paletas de turbinas eólicas han llegado a ser cada vez más largas durante los años y se producen en masa paletas de más de 60 metros, lo que significa que los ensambles de moldes para moldear dichas paletas también han llegado a ser cada vez más grandes. Esto resulta en problemas con respecto a los ensambles de molde utilizados, debido a que la parte del molde que gira con respecto a la otra durante el cierre del ensamble de molde alcanza un altura muy grande durante el movimiento rotatorio, lo que puede implicar que la altura del techo en los sitios en donde se fabrican las paletas puede ser muy grande. Esto significa que los sitios son más costosos de construir, o que los techos en los sitios existentes se han elevado, lo que por supuesto también resulta en mayores costes financieros. Adicionalmente, el transporte de estas estructuras de compuesto grandes es problemático.

Por lo tanto, se ha propuesto separar paletas de turbinas eólicas en dos o más secciones de paleta separadas y luego ensamblar las paletas en el sitio de montaje de una turbina eólica. Por lo tanto, es posible fabricar las secciones separadas de paleta en moldes más pequeños y es menos problemático transportar las secciones mucho más pequeñas. Un ejemplo de dicha paleta se describe en los documentos WO 06/103307 y WO 2006/002621.

Sin embargo, las paletas de la técnica anterior divididas en secciones separadas se unen por medio de medios de conexión mecánicos, lo que introduce una interfaz mecánica que durante el uso de la paleta de turbina eólica puede conducir a debilidad local y en el peor de los casos provoca una avería.

El documento GB 2 162 791 describe un método para exponer refuerzos fibrosos de un cuerpo de resina reforzado con fibra al retirar la resina a un extremo del cuerpo. Las fibras expuestas aquí se pueden conectar a un cuerpo de resina tratado en forma similar por medio de una conexión de resina.

El documento DE 103 52 964 describe un método para reparar un compuesto reforzado de fibra. El método implica retirar la resina de matriz de los compuestos reforzados de fibra al someter una región definida a radiación microondas, después de lo cual la región definida se repara con una resina de reparación y material de fibra adicional.

El documento JP59174315 describe un método para mejorar la resistencia de una sección unida de material de resina reforzado con fibra al unir las fibras de refuerzo de dos secciones por medio del uso de un rayo láser o una fuente de calor de plasma.

Descripción de la Invención Es un objeto de la invención obtener un nuevo método para fabricar las estructuras de compuesto ensambladas que superan o alivian por lo menos una de las desventajas de la técnica anterior o que proporcionan una alternativa útil.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, el objeto se obtiene mediante un método que comprende las etapas como se describe en la reivindicación 1.

Así, es posible producir estructuras de compuesto que tienen una resistencia longitudinal grande al fabricar estructuras separadas más pequeñas, cada una tiene una parte compuesta y un número de capas de fibra que se extienden desde la parte de compuesto, estas capas de fibra por ejemplo cuelgan libremente de la parte compuesta de la estructura. Estas estructuras separadas se moldean posteriormente al suministrar y curar con resina líquida las capas de fibra. Este método para producir la estructura de compuesto tiene un número de ventajas estructurales sobre estructuras de compuesto grandes que comprenden partes de compuesto separadas, que se conectan mecánicamente, debido a que la estructura de compuesto de acuerdo con la invención no tiene ninguna superficie límite, lo que puede provocar debilidad estructural o puntos débiles en la estructura de compuesto.

La parte del compuesto curado de la estructura separada se puede fabricar por cualesquier procesos de moldeo producidos, tal como VARTM, en donde se conecta una cavidad de molde a una entrada de resina y una salida de vacío, la entrada de resina y la salida de vacío se utilizan para impregnar el material, tal como un número de capas de fibra y un material núcleo opcional, dispuesto en la cavidad de molde.

Si se fabrica la estructura de compuesto por medio de tres o más estructuras separadas, las estructuras intermedias necesarias por supuesto por tener capas de fibra se extienden desde los dos extremos de estas estructuras. Adicionalmente, es posible fabricar la paleta como un número de partes de paleta separadas, que pueden ser adecuadas para un número de diferentes tipos de paleta o longitudes de paleta.

Las capas de fibra pueden comprender mechas, es decir ovillos de bandas de fibra, bandas de mechas, o mantas, que pueden ser mantas de fieltro hechas de fibras individuales o mantas tejidas hechas de mechas de fibras. Las fibras por ejemplo pueden ser fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras plásticas, o fibras de planta. La resina por ejemplo puede ser epoxi, poliéster, o viniléster. De acuerdo con una realización ventajosa particular, las capas de fibra comprenden fibras de vidrio.

La estructura de compuesto puede ser como se menciona una paleta de turbina eólica, en cuyo caso la primera estructura y la segunda estructura... [Seguir leyendo]

1. Un método para fabricar una estructura de compuesto (110, 210, 410, 510, 610, 710: 160. 260. 360. 460. 560.

660. 760) que tiene una dirección longitudinal y que comprende una primera parte curada (112. 212, 312. 412, 512, 612, 712; 162. 162, 262, 462, 562, 682, 762) que tiene un primer extremo (113, 213, 413, 513, 613, 713; 163, 263, 363, 463, 563, 663, 763) del que se extiende un número de capas de fibra (114, 214, 314, 414, 514, 614, 714; 164,

264. 364, 464, 564, 664, 764) , el método comprende las etapas de:

I) proporcionar una estructura formada (110, 160) que comprende una cavidad de molde y una dirección longitudinal.

II) colocar el material de fibra en la cavidad de molde de tal manera que una parte del material de fibra está dispuesto en una parte que corresponde al primer compuesto curado (112, 212, 312. 412, 512, 612, 712; 162, 262, 362, 462, 562, 662, 762) de la primera estructura (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710; 160. 260, 360, 460, 560, 660, 760) y otra parte del material de fibra forma las primeras capas de fibras (114, 214, 314, 414, 514, 164, 264, 364, 464, 564, 664, 764) ,

III) proporcionar una resina en la cavidad de molde simultáneamente con y/o posteriormente a la etapa II) en la parte que corresponde a la primera parte del compuesto curado (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712, 162, 262, 362, 462, 562, 662, 762) de la primera estructura (110, 210, 310, 512, 612, 712: 162, 262, 362, 462, 562, 662, 762) de la primera estructura (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710; 160, 260, 360, 460, 560, 660, 760) , y

IV) curar la resina con el fin de formar la primera estructura del compuesto curado (112, 212, 312 412, 512, 612, 712; 162, 262, 362, 462, 562, 662, 762) .

2. Un método para producir una estructura de compuesto, tal como una paleta de turbina eólica, de acuerdo con la reivindicación 1 y que comprende material reforzado de fibra y que tiene una dirección longitudinal, en donde el método comprende las siguientes etapas:

a) fabricar una primera estructura (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) que comprende una primera parte del compuesto curado (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) que tiene un primer espesor y una dirección longitudinal con un primer extremo (113, 213, 313, 413, 513, 613, 713) , y un número de primeras capas de fibra (114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) que se extienden desde el primer extremo 213, 313, 413, 513, 613, 714) .

b) fabricar una segunda estructura (160, 260, 360, 460, 560, 760) que comprende una segunda parte del compuesto curado (162, 262, 362, 462, 562, 662, 762) que tiene un segundo espesor y una dirección longitudinal con un segundo extremo (163, 263, 363, 463, 563, 663, 763) , y un número de segundas capas de fibra (164, 264, 364, 464, 564, 664, 764) que se extienden desde el segundo extremo (163, 263, 363, 463, 563, 663, 763) , y

c) disponer la primera estructura (110, 210, 310, 410, 510, 610, 710) y la segunda estructura (160, 260, 360, 460, 560, 660, 760) de tal manera que el primer extremo (113, 213, 313, 413, 513, 613, 713) se enfrenta hacia el segundo extremo (163, 263, 363, 463, 563, 663, 763) , y disponer las primeras capas de fibra (114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) y las segundas capas de fibra (164, 264, 364, 464, 564, 664, 764) de tal manera que por lo menos una parte de las primeras capas de fibra (114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) se sobreponen a por lo menos una parte de las segundas capas de fibra (164, 264, 364, 464, 564, 664, 764) en la dirección longitudinal,

d) suministrar resina líquida con el fin de impregnar las primeras capas de fibra y las segundas capas de fibra, y

e) curar las resina líquida con el fin de formar la estructura de compuesto que comprende la primera parte del compuesto curado (112, 212, 312, 412, 512, 612, 712) , la segunda parte del compuesto curado (162, 262, 362, 462, 562, 662, 762) , y una parte del compuesto intermedio que incluye las primeras capas de fibra (114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) y las segundas capas de fibra (164, 264, 364, 464, 564, 664, 764) , caracterizado porque, la etapa a) se lleva a cabo de acuerdo con las etapas I) -IV) .

3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el material de fibra está dispuesto de tal manera que las primeras capas de fibra (114, 214, 314, 414, 514, 614, 714) se extienden en la dirección longitudinal más allá de la cavidad de molde de la estructura formada.

4. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera estructura del compuesto curado y la segunda estructura del compuesto curado se fabrican como miembros de carcasa que tienen una superficie interior (218, 318, 418, 518, 618: 268, 368, 468, 568, 668, 768) una superficie exterior (216, 316, 416, 516, 616, 716: 266, 366, 466, 566, 666, 766) .

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el método comprende las etapas de:

i) proporcionar una primera parte de molde que comprende unos primeros medios de sellado para sellado contra la superficie interior (218, 318, 418, 518, 618, 718) de la primera parte de carcasa y unos segundos medios de sellado para sellado contra la superficie interior (268, 368, 468, 568, 668, 768) de la segunda parte de carcasa, y

ii) proporcionar una segunda parte de molde que comprende unos primeros medios de sellado para sellado contra la superficie exterior de la primera parte de carcasa, y unos segundos medios de sellado para sellado contra la superficie exterior de la segunda parte de carcasa, y en donde las etapas d) y e) se llevan a cabo mediante el uso de la primera parte de molde y la segunda parte de molde.

6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5, en donde la primera parte de molde y/o la segunda parte de molde comprenden una parte inflable (728) .

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera estructura y la segunda estructura en la etapa c) están dispuestas de tal manera que las superficies de la primera estructura y la segunda estructura se encuentran sustancialmente al mismo nivel entre sí.

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde el primer extremo (613) y/o el segundo extremo (663) tienen ángulos de tal manera que el primer espesor y/o el segundo espesor varían en la dirección longitudinal.

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones previas, en donde las primeras capas de fibra (114,

214. 314, 414, 514, 614, 714) se cortan de tal manera que los extremos de las mismas en la etapa c) se extienden sustancialmente al segundo extremo (163, 263, 363, 463, 563, 663, 763) y/o las segundas capas de fibra (164, 264, 364, 464, 564, 664, 764) se cortan de tal manera que los extremos de las mismas se extienden sustancialmente al primer extremo (113, 213, 313, 413, 513, 613, 713) .

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las primeras capas de fibra (414) y/o las segundas capas de fibra (464) se cortan en un ángulo de tal manera que el espesor de las capas respectivas varía en la dirección longitudinal.

11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las primeras capas de fibra y/o las segundas capas de fibra se cortan de tal manera que los extremos de las mismas forman un límite serrado.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde las primeras capas de fibra

(314) en la etapa c) están dispuestas de tal manera que una parte de estas define una superficie de la parte de compuesto intermedia, y las segundas capas de fibra (364) están dispuestas de tal manera que una parte de estas define otra superficie de la parte de compuesto intermedia.

13. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la parte de compuesto intermedia forma un espesor local de la estructura de compuesto.