Sistema y método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador.

La invención se refiere a un sistema y a un método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador,

en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala, y en donde dicha viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala. El sistema se caracteriza por el hecho de que comprende un módulo de reparación (100) adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón y transportar un elemento de refuerzo (107) desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada; y por el hecho de que dicho módulo de reparación (100) está adaptado para aplicar el elemento de refuerzo (107) sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.

La presente invención se refiere a un sistema y a un método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador. En particular, el sistema y método de la presente invención permiten reforzar una zona debilitada de la pala del aerogenerador estando la pala montada en el aerogenerador, con lo que se evita el tener que desmontar la pala de su posición de operación y bajarla hasta el nivel del suelo para proceder reforzar la zona debilitada. Además, el sistema y método de la presente invención permiten reforzar una zona debilitada aun estando ésta lejos de la raíz de la pala del aerogenerador y siendo de dimensiones reducidas.

Antecedentes de la invención El desarrollo de nuevos aerogeneradores de mayor tamaño y potencia ha requerido un aumento de las dimensiones del rotor del aerogenerador, y en consecuencia el aumento de la longitud de las palas del aerogenerador. Dicho aumento de la longitud de la pala hace necesario un aumento de la rigidez de la misma, para lo cual habitualmente se usan materiales laminados basados en fibra de vidrio o carbono.

Típicamente una pala de aerogenerador consta en su interior de un elemento estructural que le da rigidez. El elemento estructural está encerrado entre dos conchas que forman la estructura externa de la pala y le dan una forma aerodinámica.

El elemento estructural suele ser una viga de cajón, es decir, una viga hueca de sección rectangular que se va estrechando progresivamente desde la raíz hasta la punta de la pala. La viga de cajón comprende dos paredes más anchas (caps) diseñadas para ser orientadas perpendicularmente a la dirección del viento y dos paredes más estrechas (webs) a cada lado de los caps.

El proceso de laminación en la fabricación de palas es manual y resulta difícil asegurar la ausencia total de defectos, como por ejemplo la formación de arrugas al aplicar las láminas de material. Estos defectos pueden originar la aparición de zonas más débiles en la viga de cajón de la pala, incapaces de soportar las cargas de diseño establecidas.

Cuando el aerogenerador está en servicio, debido a la gran cantidad de cargas a la que están sometidas las palas, la presencia de zonas debilitadas en la pala hace que sea más probable la aparición de fisuras por fatiga de materiales que, en casos extremos, pueden llegar a fracturar la pala.

El único método conocido en el estado de la técnica para reparar este tipo de defectos en la viga de cajón de la pala consiste en sustituir todo el laminado afectado. Este método es muy agresivo para la pala, pues implica tener que cortar y trepanar una sección de hasta siete metros de longitud de la concha para poder acceder a la zona debilitada de la viga de cajón y repararla, teniendo posteriormente que reconstituir la sección de concha que ha sido eliminada. Debido a la agresividad del método, es necesario realizar las operaciones en lugares con condiciones controladas y por personal técnico cualificado. Todo ello hace que el tiempo de reparación sea largo (típicamente por encima de 300 horas) y resulte económicamente caro.

Además, este método tiene el inconveniente añadido de que no es posible realizar la reparación estando la pala montada en el aerogenerador, haciendo necesario las etapas adicionales de desmontar la pala, bajarla al nivel del suelo y trasladarla a la planta de reparación, lo que encarece aún más todo el proceso.

Los documentos US 2011/167633 y EP 2 273 102 describen métodos para reparar una superficie dañada de la concha de una pala de aerogenerador. Dicha reparación se realiza desde el exterior de la pala.

Es conocido en el estado de la técnica el uso de aparatos para la inspección y limpieza de las palas de un aerogenerador. Por ejemplo, EP 2 275 670 Y DE 10330426 divulgan aparatos que se desplazan por el exterior de la pala, estando por tanto sus funciones ceñidas a la inspección de la concha y siendo incapaces de acceder al interior de la viga de cajón de la pala.

Son también conocidos aparatos adaptados para la inspección del interior de una pala de aerogenerador. En DE 102009022179 se divulga un aparato que se desliza en suspensión por dentro de la pala dispuesta apuntando hacia el suelo, mientras que en la solicitud de patente española nO 201100618 (no publicada en el momento de la presentación de la presente solicitud) se describe un carro de inspección capaz de desplazarse por el interior de la viga de cajón de una pala de aerogenerador. Sin embargo, ninguno de estos documentos divulga o sugiere un aparato adaptado para reparar una superficie de la viga de cajón en la zona debilitada de la pala.

Sería por tanto deseable disponer de un sistema, y de un método, para reforzar una zona debilitada de la pala de un aerogenerador de manera rápida y económica y, en particular, sin la necesidad de tener que desmontar la pala de su posición de servicio.

Descripción de la invención Con el sistema según la reivindicación 1 y el método según la reivindicación 15 se consigue resolver los inconvenientes anteriormente citados, presentando además otras ventajas que a continuación se describirán.

Un aspecto de la presente invención se refiere a un sistema para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador cuando dicha pala está montada en un aerogenerador, en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala, yen donde dicha viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala. Dicho sistema está caracterizado por el hecho de que el sistema comprende un módulo de reparación adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón y transportar un elemento de refuerzo (como por ejemplo una o varias láminas de refuerzo) desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada, y por el hecho de que dicho módulo de reparación está adaptado para aplicar el elemento de refuerzo sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.

Tal como se ha mencionado, ninguno de los sistemas descritos en los antecedentes permite reforzar la viga de cajón en una zona debilitada de la pala del aerogenerador accediendo desde el interior de la viga de cajón y aplicando el material de refuerzo en una superficie interior de la misma. Con el sistema de la invención es posible reforzar la viga de cajón sin tener que abrir una sección en la concha de la pala, siendo por tanto un proceso no agresivo para la pala. En consecuencia, el sistema de la invención permite reforzar una zona debilitada de la pala de un aerogenerador, y asegurar que ésta soporta cargas mayores que las originalmente establecidas, de manera rápida, económica.

Además, el hecho que el módulo de reparación esté adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón permite llevar a cabo la operación de refuerzo incluso estando la pala del aerogenerador montada en su posición de servicio. Con lo que se evita el tener que desmontarla y trasladarla a una planta de reparación remota. Sin embargo, es evidente, que también es posible realizar la operación de refuerzo de la zona debilitada cuando la pala está desmontada en el suelo.

El módulo de reparación tiene unas dimensiones y capacidad tractora que lo hacen apto para desplazarse por el interior de la viga de cajón, dispuesta substancialmente horizontal respecto al suelo, transportando un elemento de refuerzo hasta la zona debilitada de la pala. En particular, el módulo de reparación comprende medios para transportar un elemento de refuerzo por el interior de la viga de cajón desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada.

Una vez posicionado en la zona debilitada de la pala, el módulo de reparación puede ejercer presión sobre una o más paredes de viga de cajón, siendo por tanto apto para aplicar el elemento de refuerzo (preferentemente hecho de un material adherente o recubierto de una película de adhesivo) sobre dicha superficie interior hasta conseguir que el elemento de refuerzo se adhiera. En particular, el módulo de reparación comprende medios para aplicar el elemento de refuerzo sobre dicha superficie interior.

La superficie interior de la viga de cajón comprende típicamente una porción de la cara interna de una de las paredes de la viga de cajón, preferiblemente un cap de la viga de cajón, aunque en algunas realizaciones dicha superficie interior comprende porciones de dos o más caras internas de las paredes de la viga de cajón.

Ventajosamente, el sistema comprende un conjunto de unidades funcionales intercambiables, en donde el módulo de reparación comprende una unidad tractora provista de medios de acoplamiento para acoplarse solidariamente a una unidad funcional intercambiable...

1. Sistema para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador cuando dicha pala está montada en un aerogenerador; en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde la raíz de la pala hasta la punta de la pala; en donde dicha viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala; caracterizado por el hecho de que el sistema comprende un módulo de reparación (100) adaptado para desplazarse por el interior de la viga de cajón y transportar un elemento de refuerzo (107) desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada; y por el hecho de que dicho módulo de reparación (100) está adaptado para aplicar el elemento de refuerzo (107) sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.

2. Sistema según la reivindicación 1, en donde el sistema comprende un conjunto de unidades funcionales intercambiables (103, 400, 500, 600) ; en donde el módulo de reparación (100) comprende una unidad tractora (102) provista de medios de acoplamiento (300, 401, 501, 601) para acoplarse solidariamente a una unidad funcional intercambiable (103, 400, 500, 600) seleccionada de dicho conjunto; en donde la unidad tractora (102) está adaptada para impulsar dicha unidad funcional intercambiable (103, 400, 500, 600) ; Y en donde dicho conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de expansión (103) adaptada para transportar el elemento de refuerzo (107) Y aplicarla sobre dicha superficie interior.

3. Sistema según la reivindicación 2, en donde la unidad de expansión (103) comprende medios de sujeción (201, 202) para sujetar el elemento de refuerzo (107) mientras el módulo de reparación (100) se desplaza hasta la zona debilitada de la pala, y medios de expansión (203) acoplados operativamente a los medios de sujeción (201, 202) para aplicar por presión el elemento de refuerzo (107) sobre dicha superficie interior.

4. Sistema según la reivindicación 3, en donde la unidad de expansión (103)

comprende un elemento separador (204) de modo que los medios de sujeción (201, 202) no están en contacto con las paredes de la viga de cajón mientras el módulo de reparación (100) se desplaza hasta la zona debilitada de la pala.

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en donde la unidad tractora (102) comprende: un cuerpo (104) que comprende un motor; una rueda dentada acoplada a dicho cuerpo (104) y accionada por el motor, dicha rueda dentada adaptada para rodar sobre una primera pared de la viga de cajón; y un brazo articulado (105) que sobresale de dicho cuerpo, dicho brazo articulado (105) adaptado para mantener contacto con una segunda pared de la viga de cajón mientras el módulo de reparación (100) se desplaza por el interior de la viga de cajón; y en donde dicha segunda pared es diametralmente opuesta a dicha primera pared.

6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en donde el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de limpieza (500) que comprende medios (502, 505; 503, 506; 504, 507) para aplicar por lo menos un producto químico o un detergente sobre dicha superficie interior.

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, en donde el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de lijado (600) que comprende una amoladora (603) dispuesta sobre un cabezal móvil (602) .

8. Sistema según la reivindicación 7, en donde la unidad de lijado (600) comprende primeros medios de actuación (605) para desplazar dicho cabezal móvil (602) según una trayectoria contenida en un plano perpendicular a la superficie interior y que contiene la dirección de desplazamiento del módulo de reparación (100) .

9. Sistema según la reivindicación 7 u 8, en donde la unidad de lijado (600) comprende segundos medios de actuación (606) para impartir a dicho cabezal móvil

(602) un movimiento oscilante según una trayectoria contenida en un plano paralelo a la superficie interior.

10. Sistema según la reivindicación 9, en donde la unidad de lijado (600) comprende sensores (607, 608) dispuestos sobre el cabezal móvil (602) para limitar el recorrido de dicho movimiento oscilante cuando se detecta una pared de la viga de cajón.

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, en donde el conjunto de unidades funcionales intercambiables comprende una unidad de aspiración (400) que comprende una boca de aspiración (410) ; medios (412) para adaptar el tamaño de dicha boca (410) de aspiración a la sección transversal de la viga de cajón; y un elemento separador (411) para asegurar una separación entre la superficie interior y la boca de aspiración (410) .

12. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el módulo de reparación (100) comprende una cámara de vídeo (402) y un sistema de iluminación.

13. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho sistema comprende una unidad de control (701) interconectada con el módulo de reparación (100) , Y un soporte (702) adaptado para sujetar dicha unidad de control

(701) en el interior de la raíz de la pala.

14. El sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el sistema comprende un elemento posicionador (800) configurado para anclarse en la viga de cajón cerca de la raíz de la pala y una barra guía (403) dispuesta en la viga de cajón entre el módulo de reparación (100) Y dicho elemento posicionador (800) ; en donde dicha barra guía (403) está constituida por una o más secciones (404) conectadas entre sí y que se acoplan a medida que el módulo de reparación (100) se desplaza por la viga de cajón; y en donde el elemento posicionador (800) impide el desplazamiento transversal de la barra guía (403) dentro de la viga cajón.

15. Método para reforzar una zona debilitada de una pala de aerogenerador; en donde dicha pala comprende en su interior una viga de cajón que se extiende desde

la raíz de la pala hasta la punta de la pala; en donde dicha de viga de cajón está provista de un extremo abierto en la raíz de la pala; caracterizado por el hecho de que el método comprende las etapas de:

-transportar un elemento de refuerzo (107) por el interior de la viga de cajón desde la raíz de la pala hasta dicha zona debilitada; y

-aplicar el elemento de refuerzo (107) sobre una superficie interior de la viga de cajón en dicha zona debilitada.

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Fig.2

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