Método y línea de fabricación para fabricar palas de aerogenerador.

Un método para fabricación de palas de aerogenerador que tienen una estructura de concha de material compuesto que comprende un material matriz y un material de fibras de refuerzo mediante la utilización de un proceso de moldeo por transferencia de resina,

caracterizado porque el método comprende una línea de fabricación (30), en donde las palas del aerogenerador son formadas en distintos moldes (40, 50, 60) cada uno de los distintos moldes (40, 50, 60) comprendiendo al menos una parte del molde (41, 51, 61) que comprende una cavidad de molde (42, 52, 62), en donde la línea de fabricación (30) además comprende medios de pórtico (35) móviles a lo largo de la línea de fabricación (30), comprendiendo el método las siguientes etapas:

a) disponer el material de fibras de refuerzo en la al menos una cavidad de molde (42) del primer molde (40) empleando los medios de pórtico (35),

b) mover los medios de pórtico (35) a lo largo de la línea de fabricación (30) hasta un segundo molde (50),

c) suministrar el material matriz curable dentro de la al menos una cavidad de molde (42) del primer molde (40), mientras se dispone de forma sustancialmente simultánea el material de fibras de refuerzo en la al menos una cavidad de molde (52) de un segundo molde (50) empleando los medios de pórtico (35), en donde el segundo molde (50) esta dispuesto de una forma sustancialmente longitudinal en prolongación al primer molde (40) y/o el tercer molde (60) esta dispuesto de una forma sustancialmente longitudinal en prolongación al segundo molde (50).

Método y línea de fabricación para fabricar palas de aerogenerador

Campo de la técnica La presente invención se refiere a un método para fabricar palas de aerogenerador que tienen una estructura de concha de material compuesto que comprende un material matriz y un material de fibras de refuerzo mediante la utilización de un proceso de moldeo por transferencia de resina. La invención también se refiere a una línea de fabricación para la fabricación de palas de generador que tienen una estructura de concha de material compuesto que comprende un material matriz y un material de fibras de refuerzo mediante la utilización de un proceso de moldeo por transferencia de resina.

Estado de la técnica

Es conocido fabricar palas de aerogenerador utilizando métodos de fabricación orientados a proyectos, por ejemplo, donde cada una de las palas de aerogenerador son moldeadas y ensambladas en el mismo taller, tras lo cual la pala de aerogenerador, opcionalmente, es llevada a otro taller, habitualmente un taller de acabado, donde la pala de aerogenerador es cortada, recortada, pintada y los accesorios finales son montados en la pala de aerogenerador. Las palas de aerogenerador son, a menudo, fabricadas en polímero con fibras de refuerzo y son normalmente fabricadas como partes de una concha en moldes, donde la cara superior y la cara inferior del perfil de la pala (habitualmente la cara de presión y la cara de succión, respectivamente) son fabricadas de forma separada disponiendo esterillas de fibra de vidrio en cada una de las dos partes del molde e inyectando una resina líquida, la cual posteriormente es curada. Posteriormente, las dos mitades son pegadas entre sí, a menudo, por medio de piezas de pestañas internas. El pegamento es aplicado a la cara interior de la mitad inferior de la pala antes de que la mitad superior de la pala sea bajada sobre ella o viceversa. De forma adicional, uno o dos perfiles de refuerzo (vigas) son a menudo fijadas al interior de la mitad inferior de la pala antes del pegado a la mitad superior de la pala.

Las partes de concha de la pala de aerogenerador son habitualmente fabricadas como estructuras de fibras de material compuesto, por medio de VARTM (moldeo por transferencia resina con ayuda del vacío) , donde el polímero líquido, también denominado resina, es llenado dentro de una cavidad de un molde, en la cual se ha insertado previamente el material de fibras de refuerzo, y en donde se ha generado un vacío dentro de la cavidad del molde, atrayendo así al polímero. El polímero puede ser plástico termoendurecido o termoplástico.

La infusión en vacío o VARTM es un proceso utilizado para moldear moldes de fibra de material compuesto, donde las fibras uniformemente distribuidas son dispuestas en una de las partes del molde, siendo dicha fibras en forma de mechas, es decir, manojos de cintas de fibra, cintas de mechas o esterillas, las cuales son esterillas de fieltro hechas de fibras individuales o esterillas tejidas hechas de mechas de fibra. La segunda parte del molde está, a menudo, hecha de una bolsa resistente al vacío y está colocada posteriormente sobre la parte superior del material de fibras de refuerzo. Al generar el vacío, habitualmente el 80 a 90% del vacío total, en la cavidad del molde entre la cara interna de la parte del molde y la bolsa de vacío, se puede atraer al polímero líquido y llenar la cavidad del molde con el material de fibras de refuerzo contenido en ella. Se utilizan las denominadas capas de distribución o tubos de distribución, llamadas también canales de entrada, entre la bolsa de vacío y el material de fibras de refuerzo, con el fin de obtener una distribución tan válida y eficiente como sea posible. En la mayoría de los casos, el polímero aplicado es poliéster o epoxi, y el refuerzo de fibra esta muy a menudo basado en fibras de vidrio y/o fibras de carbono.

Es comúnmente conocido que los moldes para fabricar artículos de gran tamaño, tales como las palas de un aerogenerador, pueden consistir en dos partes del molde, las cuales están cerradas con respecto a una línea de abatimiento longitudinal, donde los abatimientos son pasivos, es decir, se emplea una grúa para elevar una de las partes del molde con respecto a la línea de abatimiento para el cierre y la apertura del molde. Cuando se fabrican palas de aerogenerador, el molde está cerrado para pegar entre sí las dos mitades de la concha de la pala, siendo producidas dichas mitades de la concha en partes del molde separadas. De forma alternativa, las palas generador pueden ser fabricadas como se describe en EP 1 310 351, la cual describe los respectivos preámbulos de las reivindicaciones 1 y 13.

Sin embargo, como la demanda de aerogeneradores está creciendo rápidamente se ha encontrado un aumento en la dificultad de escalar el método convencional de fabricación orientado a proyectos para acomodarlo a la demanda, por varias razones como las que se relacionan a continuación: en primer lugar, el método de fabricación orientado a proyectos requiere que todos los materiales necesarios para la fabricación de una pala de aerogenerador, por ejemplo, materiales de resina y fibras de refuerzo, tengan que ser transportados a cada taller, lo cual es exigente desde el punto de vista logístico. En segundo lugar, cada taller tiene que estar equipado con herramientas y equipo necesarios para cada etapa simple de fabricación en el proceso, lo cual produce una sobrecarga de recursos. De forma adicional, el método convencional de fabricación orientado a proyectos requiere un molde en cada taller, lo cual es caro, dado que la producción y mantenimiento de los moldes consume tiempo y por tanto son caros. Además, el método convencional de fabricación orientado a proyectos ocupa mucho espacio y dado que los trabajadores de cada taller tienen que realizar varias etapas de fabricación, hay un riesgo de que la calidad de las palas del aerogenerador fabricadas pueda sufrir.

EP 2 014 449 A describe una herramienta y un método para producir partes alargadas de material compuesto por medio de colocación, corte y conformado en caliente. La herramienta comprende dos mesas idénticas y un pórtico con cabezales de herramienta para operar en ambas mesas. Cada mesa esta provista de una membrana flexible sobre la cual se coloca y se corta el material fibroso. Posteriormente, se forman las partes en el proceso de conformado en caliente en donde una herramienta, que incluye una membrana de conformado flexible, deforma el material fibroso bajo la influencia del calor suministrado por los medios de calentamiento. De acuerdo con la descripción de EP 2 014 449 A es una característica importante del dispositivo que tenga la habilidad de laminar,

cortar y conformar los materiales compuestos estratificados por medio de calor “in situ”. Sin embargo, dicho proceso de conformado en caliente que emplea una herramienta de conformado de membrana flexible y el uso de medios para calentar la pieza de trabajo a altas temperaturas tal y como se requiere para el conformado en caliente, son incompatibles con la producción de palas de aerogenerador de alta precisión mediante el uso de un proceso de moldeo por transferencia de resina.

Es por tanto un objeto de la invención obtener un nuevo método y línea de fabricación para fabricar palas de aerogenerador, el cual resuelva o mejore al menos una de las desventajas del estado de la técnica o que proporcione una alternativa útil.

Descripción de la invención El objeto de la invención es obtenido mediante un método como el definido en la reivindicación 1. Por lo tanto, se proporciona un método en el que se pueden fabricar palas de aerogenerador empleando menores recursos, por ejemplo, moldes y herramientas, o, de forma alternativa, aumenta el rendimiento dado que el método aumenta el número de palas de aerogenerador fabricadas por unidad de tiempo, en comparación con los métodos convencionales de fabricación orientados a proyectos. Como ejemplo, el método puede, en una configuración con tres moldes y unos medios de pórtico, aumentar el rendimiento de 3 a 6 pala de aerogenerador cada 24 horas. Dado que los medios de pórtico son móviles con respecto a los distintos moldes, el método además permite que los medios de pórtico puedan estar equipados con equipo avanzado y especializado que está dedicado a la etapa de fabricación, es decir, colocar el material de fibras de refuerzo, que se lleva a cabo mediante los medios de pórtico, dado que el método reduce el número de pórticos requerido. Sin embargo, el método también trabajará con varios pórticos, como 2, 3, 4 o 5, pero no será eficiente en costes. De forma alternativa o adicionalmente, los medios de pórtico pueden ser manejados con trabajadores especializados que estén... [Seguir leyendo]

1. Un método para fabricación de palas de aerogenerador que tienen una estructura de concha de material compuesto que comprende un material matriz y un material de fibras de refuerzo mediante la utilización de un proceso de moldeo por transferencia de resina, caracterizado porque el método comprende una línea de fabricación (30) , en donde las palas del aerogenerador son formadas en distintos moldes (40, 50, 60) cada uno de los distintos moldes (40, 50, 60) comprendiendo al menos una parte del molde (41, 51, 61) que comprende una cavidad de molde (42, 52, 62) , en donde la línea de fabricación (30) además comprende medios de pórtico (35) móviles a lo largo de la línea de fabricación (30) , comprendiendo el método las siguientes etapas:

a) disponer el material de fibras de refuerzo en la al menos una cavidad de molde (42) del primer molde (40) empleando los medios de pórtico (35) ,

b) mover los medios de pórtico (35) a lo largo de la línea de fabricación (30) hasta un segundo molde (50) ,

c) suministrar el material matriz curable dentro de la al menos una cavidad de molde (42) del primer molde (40) , mientras se dispone de forma sustancialmente simultánea el material de fibras de refuerzo en la al menos una cavidad de molde (52) de un segundo molde (50) empleando los medios de pórtico (35) , en donde el segundo molde (50) esta dispuesto de una forma sustancialmente longitudinal en prolongación al primer molde (40) y/o el tercer molde (60) esta dispuesto de una forma sustancialmente longitudinal en prolongación al segundo molde (50) .

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el método además comprende las siguientes etapas d) mover los medios de pórtico (35) a lo largo de la línea fabricación (30) hasta un tercer molde (60) ,

e) suministrar el material matriz curable dentro de la al menos una cavidad de molde (52) del segundo molde, mientras se dispone de forma sustancialmente simultánea el material de fibras de refuerzo en la al menos una cavidad de molde (62) de un tercer molde (60) empleando los medios de pórtico (35) .

3. Un método de acuerdo con la reivindicaciones 1 o 2, en donde el primer molde (40) comprende al menos una primera parte del molde (41) y una segunda parte del molde (43) que pueden ser ensambladas para formar un primer conjunto de molde cerrado (46) , comprendiendo cada parte del molde (41, 43) una cavidad de molde (42, 44) .

4. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 2 y 3 en donde el método además comprende la etapa de: - cerrar el segundo molde (50) y suministrar el material matriz curable dentro de la al menos una cavidad de molde (62) del tercer molde (60) de una forma sustancialmente simultánea a la etapa a) , y/o

- cerrar el tercer molde (60) de una forma sustancialmente simultánea a la etapa c) , y/o

- cerrar el primer molde (40) de una forma sustancialmente simultánea a la etapa e) , y/o

-mover los medios de pórtico (35) a lo largo de la línea de fabricación (30) hasta el primer molde (40) .

5. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material de fibras de refuerzo está seco, por ejemplo, no preimpregnado con resina, cuando se dispone en los distintos moldes (40, 50, 60) mediante los medios de pórtico (35) .

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada uno de los distintos moldes (40, 50, 60) esta dispuesto en al menos una estación de trabajo (31, 32, 33) para suministrar el material matriz curable y/o para cerrar el molde (40, 50, 60) .

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde los medios de pórtico (35) se mueven a lo largo de la dirección longitudinal de los distintos moldes (40, 50, 60) .

8. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el método además comprende distintas estaciones de producción de almas (71, 72, 73) .

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde una estación de producción de almas (71, 72, 73) está yuxtapuesta a cada uno de los distintos moldes (40, 50, 60) en la línea de fabricación (30) .

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el método además comprende una línea de finalización dispuesta en prolongación longitudinal a la línea de fabricación (30) .

11. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde las palas de aerogenerador fabricadas tienen una longitud de al menos 30 metros, o 40 metros, o 50 metros.

12. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el método es realizado en una instalación de producción que tiene una longitud de al menos 250 metros y una anchura de al menos 30 metros.

13. Una línea de fabricación (30) para fabricar palas de aerogenerador que tienen una estructura de concha de material compuesto que comprende un material matriz y un material de fibras de refuerzo mediante la utilización de un proceso de moldeo por transferencia de resina, caracterizado

- porque la línea de fabricación (30) comprende una pluralidad de moldes (40, 50, 60) para conformar las palas del

aerogenerador, cada uno de los distintos moldes (40, 50, 60) comprendiendo al menos una parte del molde (41, 51, 61) que comprende una cavidad (42, 52, 62) , y

- porque la línea de fabricación (30) además comprende medios de pórtico (35) móviles a lo largo de la línea de fabricación (30) , en donde

- los distintos moldes (40, 50, 60) están dispuestos de una forma sustancialmente longitudinal en prolongación al 10 primer molde (40) .