Dispositivo de limpieza de una instalación sensora óptica para medir cargas aerodinámicas de una pala de rotor de una central eólica.

Instalación sensora para medir cargas aerodinámicas de una pala de rotor (9,

10, 18) de una central eólica (1), que con su raíz de pala (23) está fijada a un cubo de rotor (8) de un rotor (6), con al menos un reflector (25) dispuesto en una cavidad (24) de la pala de rotor (9, 10, 18), el cual está acoplado a través de una señal (29, 30) a una instalación de valores de señales (28) dispuesta a cierta distancia del reflector (25), mediante la cual se establecen y cuantifican a partir de la señal reflejada (30) los cambios físicos de la pala de rotor (9, 10, 18), caracterizada por un dispositivo de limpieza (34) para el reflector (25) dispuesto sobre el reflector (25) el cual, mediante la fuerza centrífuga (36) que se produce durante el giro del rotor puede activarse o se activa y limpia el reflector (25), en donde el dispositivo de limpieza (34) puede activarse o se activa en el caso de un cubo (8) que gire lentamente, mientras que puede bloquearse o está bloqueado en el caso de un cubo (8) que gire rápidamente

Dispositivo de limpieza de una instalación sensora óptica para medir cargas aerodinámicas de una pala de rotor de una central eólica

La invención se refiere a una instalación sensora para medir cargas aerodinámicas de al menos una pala de rotor de una central eólica, de forma correspondiente al preámbulo de la reivindicación 1. La invención se refiere además a una central eólica, de forma correspondiente al preámbulo de la reivindicación 13.

Mediante el aumento de la longitud y de la flexibilidad de las palas de rotor en central eólicas, su control trabaja cada vez con más frecuencia en el sentido de medir las cargas aerodinámicas que se producen durante el funcionamiento de una o varias palas de rotor. Las cargas o deformaciones que sufren las palas de rotor están provocadas predominantemente por fuerzas aerodinámicas. Sin embargo, no es posible una medición directa de las cargas aerodinámicas. Debido a que la flexión y la torsión de las palas así como la carga que sufren están en una estrecha relación mutua, las informaciones sobre estas deformaciones indeseadas constituyen una buena información inicial sobre si estas deformaciones deben achacarse a una orientación incorrecta del eje de rotor con relación a la dirección del viento o a rachas de viento verticales u horizontales.

La medición de las cargas que se producen en funcionamiento sobre una pala de rotor se realiza casi siempre a través de instalaciones sensoras, que están dispuestas en una cavidad del rotor, de la pala de rotor o también en una caja de motor fija (góndola) de la central eólica. Desde una fuente de señal se envían señales a un reflector dispuesto a distancia de la misma, que después son reflejadas por el mismo y se envían a un receptor dispuesto también a cierta distancia del reflector. En el receptor se valoran las señales reflejadas y, dado el caso, se transforman en valores de medición a través de una unidad de cálculo. El receptor y la unidad de cálculo reciben el nombre a partir de ahora de instalación de valoración de señales.

Los desplazamientos tridimensionales de marcas sobre la superficie del reflector, que se producen a causa de las cargas aerodinámicas, pueden de este modo ser detectados y cuantificados por la instalación de valoración de señales. En el caso de la unidad de valoración de señales puede tratarse por ejemplo de una llamada instalación de medición de distancias sin contacto en forma de un láser, una cámara o disposiciones similares. La instalación de valoración puede estar dispuesta en la cavidad del rotor, de la pala o incluso a través de unos medios de transmisión adecuados también en la caja de motor fija (góndola) de la central. En el caso de las señales puede tratarse de señales ópticas, de sonar, láser o electromagnéticas. En el caso del reflector se trata casi siempre de un llamado retro-reflector, que está dispuesto simétricamente alrededor del eje de pala y está fijado a la pala.

Ejemplos de tales instalaciones sensoras genéricas con un reflector y una instalación de valoración de señales en la cavidad de una pala de rotor se describen en los documentos EP 2 239 462 A2 DE (instalación de medición de distancias sin contacto), DE 1 29 7 938 A1 (sensor óptico) o WO 2154661 A2 (instalación de valoración de señales en la góndola).

En especial dos valores influyentes tienen una influencia fundamental en la precisión de las mediciones de las instalaciones sensoras descritas anteriormente en la cavidad de la región de rotor de una central eólica: por un lado el movimiento causado por las cargas aerodinámicas de las instalaciones de valoración de señales, por ejemplo en el caso de un sistema óptico, si la cámara a causa de la carga recibida ejecuta movimientos por sí misma y, por otro lado, suciedades o daños en el reflector en funcionamiento.

Un posible movimiento de la instalación de valoración de señales puede impedirse mediante un posicionamiento fijo de la instalación o compensarse a través de una medición de puntos de referencia. En el caso de la medición de puntos de referencia se calcula, a través de una medición de distancias adicional en un punto fijo (por ejemplo la distancia a la raíz de pala), el movimiento de la instalación de valoración de señales. Con relación a esto se hace referencia a las solicitudes de patente DE-A-1 21 17 749 y DE-A-1 211 11 392 de la solicitante.

El segundo valor influyente se refiere a posibles suciedades y daños en el reflector en la región de rotor de la central eólica. Esta región es relativamente inaccesible. Esto afecta en especial a la cavidad de una pala de rotor, que se estrecha en dirección a la punta de pala. El reflector de la instalación sensora está dispuesto a cierta distancia de la raíz de hoja, en dirección a la punta de pala, en esta cavidad más inaccesible de la pala.

Las suciedades o los daños en el reflector son causados por polvo, revestimientos de suciedad o piezas desprendidas que vuelan alrededor del rotor, que pueden presentar diferentes causas. Pueden ser residuos procedentes de la fabricación de palas, piezas de motor sueltas o incluso herramientas. Sobre la superficie del reflector se asientan en el transcurso del tiempo también residuos de suciedad de aceite de motor u otras partículas de suciedad. Estos residuos causan una desviación de las señales entrantes y reflejadas, de tal modo que las señales detectadas son defectuosas y se registran y cuantifican mediciones erróneas.

El documento EP-A- 2 141 354 muestra un dispositivo para limpiar superficies exteriores sucias de una pala de rotor

de una central eólica, con un bastidor y una instalación de limpieza, que está adaptada a la superficie exterior de la pala de rotor y está unida al bastidor. El dispositivo de limpieza está dispuesto de forma desplazable sobre la superficie exterior del rotor y se desliza de forma fija sobre la misma. El dispositivo de limpieza puede activarse mediante una fuerza centrífuga que se produce al girar el rotor.

La tarea de la invención consiste, en el caso de una instalación sensora de la clase citada, en impedir un ensuciamiento de la superficie del reflector y de este modo una posible fuente de errores a la hora de medir las cargas aerodinámicas.

La solución de esta tarea se realiza con relación al preámbulo de la reivindicación 1 mediante sus particularidades características. En las reivindicaciones subordinadas se indican unas ejecuciones ventajosas de la solución conforme a la invención.

Con la disposición de una activación de un dispositivo de limpieza de reflectores para el reflector, en función del número de revoluciones del cubo de rotor, se crea la posibilidad de llevar a cabo durante el funcionamiento a intervalos regulares una auto-limpieza semiautomática del reflector, sin poner fuera de servicio la central eólica. El dispositivo de limpieza se controla casi por sí mismo mediante la posición de las palas de rotor. Puede activarse incluso con la central parada, bajo la premisa de que la pala de rotor correspondiente con el dispositivo de limpieza esté dispuesta de tal forma, que el dispositivo de limpieza pueda activarse mediante la atracción terrestre. La activación del dispositivo de limpieza se realiza, en el caso de palas de rotor que giren lenta y rápidamente, mediante la fuerza centrífuga que se produce durante la rotación. Ya no es necesario un control externo del dispositivo de limpieza.

Mediante la fuerza centrífuga el dispositivo de limpieza puede activarse o se activa en el caso de un cubo que gire lentamente, mientras que puede bloquearse o está bloqueado en el caso de un cubo que gire rápidamente. En el caso de un cubo de rotor que gire lentamente de la central eólica no se necesita ninguna valoración del sistema sensor, ya que en este caso las cargas aerodinámicas de la central eólica son muy reducidas y no juegan ningún papel. Por ello supone un inconveniente que, al limpiar la superficie de reflector mediante el dispositivo de limpieza, las señales incidentes o reflejadas se vean perturbadas mediante el dispositivo de limpieza. En el caso de un giro rápido del cubo, si se necesita la valoración del sistema sensor, se pone fuera de funcionamiento el dispositivo de limpieza, de tal modo que no se vea perturbado el recorrido de la señal.

En una primera ejecución ventajosa de la invención la activación se realiza mediante aumento de presión hidráulico o neumático con fuerza centrífuga ascendente. El dispositivo de limpieza comprende en este ejemplo de ejecución una instalación de pulverización, que está unida a través de un conducto a un depósito de reserva lleno de medio de limpieza. La activación puede realizarse por ejemplo por medio de que,... [Seguir leyendo]

1.- Instalación sensora para medir cargas aerodinámicas de una pala de rotor (9, 1, 18) de una central eólica (1), que con su raíz de pala (23) está fijada a un cubo de rotor (8) de un rotor (6), con al menos un reflector (25) dispuesto en una cavidad (24) de la pala de rotor (9, 1, 18), el cual está acoplado a través de una señal (29, 3) a una instalación de valores de señales (28) dispuesta a cierta distancia del reflector (25), mediante la cual se establecen y cuantifican a partir de la señal reflejada (3) los cambios físicos de la pala de rotor (9, 1, 18), caracterizada por un dispositivo de limpieza (34) para el reflector (25) dispuesto sobre el reflector (25) el cual, mediante la fuerza centrífuga (36) que se produce durante el giro del rotor puede activarse o se activa y limpia el reflector (25), en donde el dispositivo de limpieza (34) puede activarse o se activa en el caso de un cubo (8) que gire lentamente, mientras que puede bloquearse o está bloqueado en el caso de un cubo (8) que gire rápidamente.

2.- Instalación sensora según la reivindicación 1, caracterizada porque el dispositivo de limpieza (34) se activa mediante un dispositivo de activación (5), en donde la activación se realiza mediante aumento de presión hidráulico o neumático con fuerza centrífuga (36) ascendente.

3.- Instalación sensora según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el dispositivo de limpieza (34) comprende una instalación de pulverización (47) con depósito de reserva (48) lleno de medio de limpieza (49), una unidad de activación (5) que reacciona ante la presión, y un conducto (51) para el transporte del medio de limpieza (49) hasta una boquilla de salida (52) dispuesta en el sensor.

4.- Instalación sensora según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el reflector (25) presenta una superficie de reflector (26), que fundamentalmente está dispuesta transversalmente respecto al recorrido de la señal (29, 3) y se limpia mediante el dispositivo de limpieza (34).

5.- Instalación sensora según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el reflector (25) comprende un disco protector (39), dispuesto delante de la superficie de reflector (26) en la dirección de la instalación de valoración de señales (28) y que no influye en las señales (29, 3), cuya superficie (41) que señala en la dirección de la instalación de valoración de señales (28) es limpiada por el dispositivo de limpieza (34), en donde el disco protector (39) forma con la superficie de reflector (26) una unión íntima fija impermeable al aire, y el reflector (25) y el disco protector (39) están dispuestos en una carcasa (33).

6.- Instalación sensora según la reivindicación 5, caracterizada porque el disco protector (39) forma una cubierta de la carcasa (33) dispuesta en la dirección de la instalación de valoración (28) y el dispositivo de limpieza (34) está dispuesto sobre la superficie (41) del disco protector (39), que señala en la dirección de la instalación de valoración (28).

7.- Instalación sensora según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el disco protector (39) está dispuesto con relación a la superficie de reflector (26) en un plano inclinado y que se abre en la dirección de los recorridos de las señales (29, 3).

8.- Instalación sensora según una o varias de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el dispositivo de limpieza (34) comprende una instalación de barrido (37) con un brazo de barrido (38) que puede bascular sobre la superficie de reflector (26, 41), el cual puede activarse o se activa mediante el giro (35) del cubo de rotor (8).

9.- Instalación sensora según la reivindicación 8, caracterizada porque el brazo de barrido (38) presenta una falda de obturación (42) que señala en la dirección de la superficie de reflector (26, 41), en donde el brazo de barrido (38) pede bascular o bascula, desde una posición inicial a una posición de barrido (46) sobre la superficie de reflector (26, 41), y en la posición inicial está dispuesto sobre un borde lateral (4) de la superficie de reflector (26, 41).

1.- Instalación sensora según la reivindicación 8 ó 9, caracterizada porque el brazo de barrido (38) sólo barre sobre la superficie de reflector (26, 41) en el caso de un cubo (8) que gire lentamente y, en el caso de un cubo (8) que gire rápidamente, permanece en la posición inicial.

11.- Instalación sensora según una o varias de las reivindicaciones hasta 1, caracterizada porque en el caso de una fuerza centrífuga (36) elevada aplicada al reflector (25) el brazo de barrido (38) permanece en la posición inicial y, en el caso de un número de revoluciones reducido, el accionamiento del barrido se realiza mediante la fuerza de gravedad (g) que actúa sobre el reflector a causa del giro (35) de la pala de rotor.

12.- Instalación sensora según una o varias de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada porque el brazo de barrido (38), en su posición inicial está montado sobre un borde lateral de la superficie del disco protector o de la carcasa (33) y, en la posición de barrido (46), bascula sobre la superficie de disco protector (41).

13.- Central eólica con un rotor (6) que puede girar mediante la fuerza eólica (15) alrededor de un eje de rotor (7), que comprende un cubo de rotor (8) y al menos una pala de rotor (8, 9, 18) fijada al cubo de rotor (8) y que discurre

desde éste, fundamentalmente en dirección transversal respecto al eje de rotor (7), al menos un generador eléctrico que está acoplado mecánicamente al rotor y puede accionarse mediante el mismo, caracterizada por una instalación sensora (31) según una o varias de las reivindicaciones anteriores.