Pala de rotor de una central de energía eólica.

Pala de rotor (1) de una central de energía eólica, que comprende un lado superior (13),

un lado inferior (14), un canto delantero (16), un canto trasero (15), una fijación del cubo (17) para la fijación de la pala del rotor (1) en el cubo de la central de energía eólica, una punta de pala (12) y una zona de la raíz (11), desde la fijación del cubo (17) hasta la profundidad máxima de la pala del rotor (1), en la que dentro de la pala del rotor (1) está previsto un canal de conducción del aire (23) que se extiende aproximadamente radial hacia fuera para la conducción de aire aspirado desde una zona de aspiración (21) dispuesta en la zona de la raíz (11) hacia una zona de soplado (22), en la que se realiza una aspiración de la capa límite, en la que el canto trasero (15) está configurado sin punta en la zona de la raíz (11) al menos en una sección a lo largo de la pala del rotor (1), en la que la zona de la raíz (11) está configurada como perfil similar a Wortmann o como perfil Wortmann con un canto trasero (15) sin punta, ancho y/o recortado, y el perfil similar a Wortmann o perfil Wortmann pasa con un canto trasero (15) sin punta, ancho y/o recortado en la zona de la raíz (11) de manera fluida al canto trasero (15) de la pala del rotor (1), en la que el perfil con el canto trasero (15) sin punta, ancho y/o recortado comienza con un cerco de capa límite (28) o anillo de capa límite en la zona de la raíz (11) cerca de la fijación del cubo (17).

Pala de rotor de una central de energía eólica

La Invención se refiere a una pala de rotor de una central de energía eólica, que comprende un lado superior, un lado Inferior, un canto delantero, un canto trasero, una fijación del cubo para la fijación de la pala del rotor en el cubo de la central de energía eólica, una punta de pala y una zona de la raíz, desde la fijación del cubo hasta la profundidad máxima de la pala del rotor, en la que dentro de la pala del rotor está previsto un canal de conducción del aire que se extiende aproximadamente radial hacia fuera para la conducción de aire aspirado desde una zona de aspiración dispuesta en la zona de la raíz hacia una zona de soplado, en la que se realiza una aspiración de la capa límite. Además, la invención se refiere a un procedimiento para el control de la potencia de una central de energía eólica con palas de rotor con una aspiración de la capa límite.

Se conocen a partir del estado de la técnica diferentes disposiciones, para mejorar la eficiencia de centrales de energía eólica. Por una parte, se conoce en el estado de la técnica optimizar la forma de las palas del rotor y su perfil y, por otra parte, se conoce utilizar una aspiración de la capa límite en las palas de rotor, para mejorar la circulación del aire.

Puesto que la optimización de las palas de rotor se basa esencialmente en los perfiles-NACA conocidos, en este caso se consigue aproximadamente un máximo aerodinámico, de manera que se presta menos atención a este punto en la discusión actual. En cambio, adquiere mayor importancia el aspecto de la influencia sobre la capa límite así como el control de la circulación. En este campo no se han conseguido hasta ahora todavía mejoras altamente eficientes para palas de rotor de centrales de energía eólica.

Sobre el lado superior de la pala del rotor se inicia, debido a su curvatura, una circulación acelerada después de pasar la curvatura máxima hacia el gradiente de presión en el extremo de la pala del rotor y en este caso se ralentiza. A este respecto, la capa límite pierde energía cinética. Se realiza un espesamiento y la capa límite comienza a desprenderse desde la superficie, de manera que en el punto de desprendimiento desde una capa límite apropiada se produce una circulación desprendida desde la superficie de la pala del rotor. Como consecuencia, se reduce la suspensión producida por la superficie de ataque de la corriente y se eleva la resistencia.

El objetivo de la influencia de la capa límite es impedir que se inicie un desprendimiento de la circulación desde la superficie de la pala del rotor. La capa límite debe apoyarse durante el mayor tiempo posible en la pala del rotor para desplazar de esta manera el desprendimiento a la zona trasera de la pala del rotor, de manera que se mejora la eficiencia de la central de energía eólica.

En principio, se distingue entre la influencia a través de la aspiración y la influencia a través de soplado durante la manipulación de la capa límite. Durante la aspiración se prevén en las zonas respectivas de la superficie de la pala del rotor unos orificios, a través de los cuales se aspira la capa límite. De esta manera se apoya la circulación adicionalmente en la superficie de la pala del rotor. Se configura una capa límite apropiada. Durante el soplado se introduce aire adicional acelerado en la capa límite a influir. El aire soplado introduce para la estabilización energía adicional en la capa límite y de esta manera se puede mantener durante un periodo de tiempo más largo.

Se conoce a partir de la publicación CH 209 491 un propulsor, en el que se realiza una influencia automática de la capa límite. En la superficie de la zona interior del propulsor están previstas una o varias zonas de aspiración a través de ranuras, que están conectadas, a través de al menos un canal de conducción de aire guiado radialmente hacia fuera y que se extiende dentro del propulsor, con una zona de soplado en la punta del propulsor. A través de la rotación se transporta el aire aspirado con la ayuda de la fuerza del canal centrífugo pasivamente hacia la punta del propulsor y se sopla allí. Además, es posible la influencia sobre las cantidades de aire transportadas por medio de válvulas de regulación y trampillas de estrangulamiento.

La publicación EP 1 760 310 A1 publica una pala de rotor de una central de energía eólica, en la que la superficie de la pala de rotor está incrementada considerablemente en la zona de la raíz y de esta manera se realiza un incremento de la potencia de todo el sistema. El perfil de la pala del rotor está configurado largo en la zona de la raíz y terminando blando, con lo que se configura un canto trasero estrecho en la zona de la raíz. La superficie total de la pala del rotor en la zona de la raíz se eleva en este caso en un múltiplo frente a las zonas convencionales de la raíz de palas de rotor.

Además, se conoce a partir de la publicación EP 2 204 577 A2 un componente accesorio de la pala de la raíz, que se puede disponer en el canto trasero de la pala del rotor para el incremento de la eficiencia en la proximidad de la zona de la raíz, de manera que se puede accionar más eficientemente la potencia de la central de energía eólica, en la que están dispuestas las palas de rotor configuradas de forma correspondiente, pudiendo configurarse el componente accesorio con la pala del rotor a modo de un perfil de alta sustentación.

La publicación EP 2 292 926 A1 publica una pala de rotor de una central de energía eólica, en la que la zona de la raíz de la pala de rotor optimizada está configurada en el canto delantero y/o en el canto trasero, de manera que se

puede conseguir una prolongación continua de la zona principal del rotor.

Se conoce a partir de la publicación WO 2007/035758 A1 una pala de rotor para una central de energía eólica, en la que se realiza una aspiración sobre el lado superior de la zona de la raíz, siendo conducido el aire aspirado allí a través de un canal de conducción de aire en el extremo de la pala y siendo conducido en el extremo de la pala desde el interior de la pala del rotor de nuevo hacia fuera, con lo que se realiza una aleación de potencia de la central de energía eólica.

La publicación DE 10 2008 052 858 A1 publica un perfil de una pala de rotor de una central de energía eólica, en el que se ha realizado una modificación del perfil con relación al estado general de la técnica, donde se propone para la modificación del perfil, en una pala de rotor de una central de energía eólica con un lado superior sobre el lado de aspiración y un lado inferior sobre el lado de presión con una línea estructural y con una cuerda entre el canto delantero y el canto trasero del perfil, hacer que la línea estructural se extienda, al menos por secciones, debajo de la cuerda en la dirección del lado de presión.

Además, la publicación EP 2 053 240 A1 publica un sistema de control de la influencia de la capa límite para la mejora de la capa límite en el canto trasero de una pala de rotor, estando previstas a tal fin una pluralidad de salidas y de entradas, respectivamente, en el lado superior hacia el canto trasero de la pala del rotor, que pueden ser abastecidos con presión negativa o con sobrepresión a través de un sistema de suministro dispuesto dentro de la pala del rotor, siendo realizado su control a través de válvula.

En la publicación DE 10 2008 003 411 A1 se publican perfiles de alas para centrales de energía eólica, que presentan un lado de aspiración esencialmente ovalado así como un lado de presión en forma de s y un canto trasero sin punta.

En las mejoras conocidas en el estado de la técnica de la capacidad de potencia de palas de rotor, es problemático el mucho empleo de material y la mala capacidad de transporte con respecto a una forma mejorada de la pala del rotor en la zona de la raíz de una pala de rotor convencional. Una pala de rotor mejorada en la zona de la raíz presenta allí una superficie mayor, que solamente se puede fabricar con muchísimo material. Para la prevención de relaciones desfavorables de la circulación, la profundidad debe configurarse claramente más larga que la profundidad de la pala restante del rotor. Además, debido a esta superficie incrementada de la superficie de la pala del rotor en la zona de la raíz aparecen fuerzas claramente más elevadas, lo que implica un refuerzo de las estructuras de soporte y el empleo adicional de material y, por lo tanto, también peso.

Además, es problemática la aspiración en la zona de la raíz, puesto que la zona de la raíz presenta en el estado de la técnica o bien aproximadamente un perfil circular o, en cabio, la zona de la raíz... [Seguir leyendo]

I.- Pala de rotor (1) de una central de energía eólica, que comprende un lado superior (13), un lado Inferior (14), un canto delantero (16), un canto trasero (15), una fijación del cubo (17) para la fijación de la pala del rotor (1) en el cubo de la central de energía eólica, una punta de pala (12) y una zona de la raíz (11), desde la fijación del cubo (17) hasta la profundidad máxima de la pala del rotor (1), en la que dentro de la pala del rotor (1) está previsto un canal de conducción del aire (23) que se extiende aproximadamente radial hacia fuera para la conducción de aire aspirado desde una zona de aspiración (21) dispuesta en la zona de la raíz (11) hacia una zona de soplado (22), en la que se realiza una aspiración de la capa límite, en la que el canto trasero (15) está configurado sin punta en la zona de la raíz (11) al menos en una sección a lo largo de la pala del rotor (1), en la que la zona de la raíz (11) está configurada como perfil similar a Wortmann o como perfil Wortmann con un canto trasero (15) sin punta, ancho y/o recortado, y el perfil similar a Wortmann o perfil Wortmann pasa con un canto trasero (15) sin punta, ancho y/o recortado en la zona de la raíz (11) de manera fluida al canto trasero (15) de la pala del rotor (1), en la que el perfil con el canto trasero (15) sin punta, ancho y/o recortado comienza con un cerco de capa límite (28) o anillo de capa límite en la zona de la raíz (11) cerca de la fijación del cubo (17).

2- Pala de rotor(1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el canto delantero (16) presenta en la zona de la raíz (11) una sección de forma semicircular.

3.- Pala de rotor (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada por que los orificios de la zona de aspiración (21) y/o de la zona de soplado (22) están configurados como taladros (25, 27).

4.- Pala de rotor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, 2 ó 3, caracterizada por que los orificios de la zona de aspiración (21) están configurados como taladros (25, 27) y/o ranuras.

5 - Pala de rotor (1) de acuerdo con la reivindicación 1, 2, 3 ó 4, caracterizada por que los orificios de la zona de aspiración (21) y/o de la zona de soplado (22) están configurados como púas (26), de manera que las púas (26) están dispuestas cerca el canto trasero.

6 - Pala de rotor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que la zona de aspiración (21) está dispuesta en el canto trasero (15) y/o en el lado superior (13) de la zona de la raíz (11).

7 - Pala de rotor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que la zona de aspiración

(21) está dispuesta en el lado superior (13) de la zona de la raíz (11) cerca del canto trasero (15).

8 - Pala de rotor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que la zona de soplado (22) está dispuesta en la punta de la pala (12).

9 - Pala de rotor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que la zona de soplado (22) está dispuesta en el lado superior (13) de la pala del rotor, en el canto trasero (15) de la pala del rotor (1) de la punta de la pala (12) y/o en una aleta (29) prevista en la punta de la pala (12).

10.- Pala de rotor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que la zona de soplado

(22) está dispuesta en una aleta (29) prevista en la punta de la pala (12) y sobre el lado de sotavento de la pala del rotor (1).

II.- Pala de rotor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que en el canal de conducción de aire (23) está dispuesta una válvula (24) para el control de la influencia de la capa límite.

12.- Pala de rotor (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que están previstos medios de transporte para la influencia activa de la capa límite a través de la conducción de aire dentro del canal de conducción del aire (23), de manea que se puede transportar aire tanto desde la zona de aspiración (21) hacia la zona de soplado (22) como también en dirección opuesta.

13.- Procedimiento para el control de la potencia de una central de energía eólica con palas de rotor con una aspiración de la capa límite de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el control de la potencia se realiza en una zona libre de potencia, en una zona de arranque, en una zona de trabajo y en una zona de potencia máxima, de tal manera que comprende:

en la zona libre de potencia y/o en la zona de potencia máxima no se realiza ninguna aspiración de la capa límite,

en la zona de arranque se realiza una aspiración máxima disponible de la capa límite y/o

en la zona de trabajo se realiza una aspiración variable de la capa límite comenzando, en el caso de potencia pequeña, con una aspiración máxima de la capa límite y terminando con una aspiración mínima de la capa límite en el caso de potencia grande, siendo realizado el control de la potencia de la central de

energía eólica a través del control de la potencia de aspiración de la capa límite.

14.- Procedimiento para el control de una central de energía eólica de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado por que cuando se alcanza una potencia máxima de la central de energía eólica, se desactiva la aspiración de la capa límite.