PALA PARA AEROGENERADOR.

Pala para aerogenerador, formada por un cuerpo de perfil aerodinámico que comprende una composición de tramos longitudinales,

los cuales se unen en el acoplamiento de montaje mediante bridas (3) que se atornillan entre sí por el exterior del conjunto estructural, estructurándose dicho cuerpo de perfil aerodinámico por una estructura laminar exterior (1) que se compone de unas estructuras parciales determinantes del borde de ataque y las caras de extradós y de intradós del perfil aerodinámico, mientras que en el interior se extienden unos largueros (2) en forma de tabiques longitudinales, sobre los cuales se unen mediante pegado y remache las mencionadas estructuras parciales de la estructura laminar exterior (1)

Pala para aerogenerador.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con los aerogeneradores que disponen de un rotor de palas para el accionamiento por el viento, proponiendo la realización constructiva de una pala para dichos aerogeneradores, con la cual se logran unas características estructurales que permiten un alto grado de automatización constructiva y la adaptación para mejorar el comportamiento de las prestaciones y rendimientos en la función eólica.

Estado de la técnica

La demanda mundial de energías renovables permite al sector eólico la oportunidad de contribuir con los compromisos de hacer frente al cambio climático para un desarrollo sostenible.

Ahora bien, para reducir los costos de producción por Kw generado, de los actuales generadores eólicos, es necesario recurrir a aerogeneradores de más potencia instalada y por tanto de palas de mayor longitud.

En este sentido, el desarrollo de grandes aerogeneradores demanda nuevos conceptos estructurales para construir grandes palas en procesos automáticos que permitan construir las palas en varios trozos, optimizando los materiales y reduciendo el peso relativo, así como el costo del transporte y los problemas logísticos y por tanto el costo final de las palas instaladas en su lugar de aplicación, contribuyendo así de forma muy directa a la reducción del costo por Kw generado, respecto de los aerogeneradores actuales.

Las palas de aerogenerador se construyen de diferentes clases según el tipo de vientos dominantes de los lugares de instalación, clasificándose de acuerdo con ello las palas en Clase 1 para altos vientos racheados, hasta Clase 4 para vientos bajos, de manera que el peso y el costo de las palas varía según la clase de las mismas, lo que dificulta la construcción, ya que se requieren moldes diferentes para cada clase, precisando de procesos mayoritariamente manuales para la ejecución.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone una pala para aerogenerador estructurada según una realización que aporta mejoras en el perfil aerodinámico, contribuyendo a mejorar el rendimiento funcional y a reducir el ruido que genera la pala en la actividad de aplicación.

Esta pala objeto de la invención consta de una formación estructural que comprende una estructura externa a modo de piel, mediante la cual se determina la configuración del perfil aerodinámico de la pala, con una composición mediante una estructura parcial que forma el borde de ataque y sendas estructuras parciales que forman las caras de extradós y de intradós, incluyendo en el interior de la mencionada estructura unos largueros de refuerzo, en forma de tabiques longitudinales.

Se obtiene de este modo una forma estructural que permite automatizar el proceso de fabricación de las distintas partes estructurales, con las cuales la formación de las palas resulta a su vez sencilla y susceptible de automatización, mediante unión por pegado y remachado de las partes componentes de la estructura externa sobre los largueros interiores, lo cual determina además un conjunto estructural resistente, en el cual las cargas que debe soportar la pala en su acción funcional las soportan el extradós y el intradós.

Debido a dicho comportamiento funcional, la estructura de las palas se puede adaptar en su formación constructiva para reducir el peso y el costo de material, en relación con la clase de pala en cada caso, de modo que, según el esfuerzo que tenga que soportar la pala por la acción del viento que se prevea en el lugar de aplicación, el extradós y el intradós se pueden realizar de un mayor o menor grosor, manteniendo un grosor máximo en las zonas de la unión con los largueros del interior de la pala para que la rigidez del conjunto estructural no se altere.

Dicha formación estructural permite además realizar en proceso automático con un solo molde palas de diferentes clases, solo con la programación del software-máquina correspondiente para cada clase de pala, sin necesidad de tener que disponer de moldes diferentes para las distintas clases de palas.

El conjunto estructural de la pala se prevé dividido en tramos longitudinales, como ya es conocido, para mejorar las condiciones del transporte de las palas de gran longitud, de modo que no sea necesario utilizar transportes especiales, abaratando así los costos por este concepto, determinándose la unión de los tramos longitudinales mediante unas bridas en forma de casquillos que se insertan en los extremos de unión de los tramos de la pala y que se fijan a la estructura exterior de dichos tramos por pegado y remachado o atornillado complementario, las cuales bridas determinan en el extremo una forma anular periférica, a través de la cual se establece la unión de los tramos consecutivos de la pala mediante atornillado.

Esta disposición permite un fácil montaje y desmontaje del acoplamiento de unión de los tramos componentes de las palas, permitiendo el intercambio de tramos, de forma que si, por ejemplo, un rayo deteriora el tramo extremo de una pala en su disposición funcional de aplicación, en poco tiempo y mediante relativamente poco trabajo se puede sustituir el tramo deteriorado, sin necesidad de desmontar toda la pala, reduciendo así los cotos de mantenimiento e incluso otros costos secundarios, como el de la póliza de seguro antirayos de los parques eólicos.

Dado que una parte del ruido que generan las palas de un aerogenerador proviene en su mayor parte de los torbellinos generados en el borde de salida del perfil aerodinámico, a lo largo de toda la longitud de la pala, según una característica de la invención en la zona cercana al borde de salida en la cara exterior se determina una superficie rugosa formada con huellas a modo de pequeños cráteres, con lo cual se consigue una reducción de la resistencia aerodinámica de la pala y del ruido que ésta genera.

La reducción de la resistencia aerodinámica de la pala afecta además de manera positiva desde el punto de vista de la producción del aerogenerador de aplicación, ya que se puede incrementar dicha producción, así como disminuir la cuerda de las secciones aerodinámicas y por consiguiente reducir el coste y el peso de la pala.

Por otra parte, mediante la determinación de una superficie rugosa semejante en la zona próxima al borde de ataque del perfil aerodinámico de la pala, se obtiene un efecto generador de vórtices o torbellinos, haciendo que el flujo del aire pase de laminar a turbulento, de manera que resulta menos sensible a gradientes adversos de presión, con lo que se retrasa la entrada en pérdida del perfil aerodinámico, aumentando el coeficiente de sustentación de la sección, lo cual implica a su vez una posible reducción de la cuerda local y por tanto la reducción del peso y costo de la pala.

La reducción de la cuerda de las palas es además de vital importancia para facilitar el transporte y la logística y, junto con la posibilidad de fabricar las palas en trozos, permite la construcción de grandes palas (entre 50 y 90 metros de longitud), para aerogeneradores de 3 a 10 MW de potencia nominal.

Con todo ello, la pala preconizada resulta de unas características ciertamente ventajosas, que confieren a su realización vida propia y carácter preferente respecto de las palas conocidas de la misma función.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra una vista exterior en perspectiva de una pala de aerogenerador según la invención.

La figura 2 es una vista parcial explosionada del conjunto estructural de formación de la pala.

La figura 3 es una sección transversal ampliada del conjunto estructural de la pala.

Las figuras 4, 5 y 6 son sendos detalles ampliados de las zonas IV, V y VI indicadas en la figura 3.

La figura 7 es una sección transversal del conjunto estructural de la pala con el grosor de las partes de intradós y de extradós reducido.

La figura 8 es un detalle ampliado de la zona de unión de los tramos longitudinales de la pala.

La figura 9 es una sección transversal de dicha zona de unión de los tramos longitudinales de la pala.

La figura 10 es un detalle ampliado de la parte extrema de la pala en donde se halla el acoplamiento de unión para el montaje respecto del rotor eólico de aplicación.

La figura 11 es una sección del montaje de unión de la pala respecto del rotor eólico correspondiente.

La figura 12 es una vista parcialmente seccionada...

1. Pala para aerogenerador, del tipo que comprende un cuerpo de perfil aerodinámico formado por una composición de tramos longitudinales, caracterizada porque el cuerpo de perfil aerodinámico consta de un conjunto estructural que comprende una estructura laminar exterior (1) compuesta por una estructura parcial (1.1) que determina el borde de entrada del perfil aerodinámico, y sendas estructuras parciales (1.2 y (1.3) que forman las caras de extradós y de intradós, respectivamente, yendo en el interior unos largueros (2) en forma de tabiques longitudinales, sobre los cuales se unen las mencionadas estructuras parciales (1.1, 1.2 y 1.3) de la estructura laminar exterior (1), mediante pegado y remachado, mientras que los tramos longitudinales componentes del cuerpo de perfil aerodinámico se unen en el acoplamiento de montaje mediante bridas (3) que se atornillan entre sí por el exterior del conjunto estructural.

2. Pala para aerogenerador, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque las bridas (3) de unión de los tramos longitudinales componentes del cuerpo de perfil aerodinámico comprenden un cuerpo (3.1) en forma de casquillo que se inserta en el tramo respectivo y se fija a la estructura exterior (1) del mismo mediante pegado y susceptible complemento con tornillos o remaches, poseyendo el mencionado cuerpo (3.1) en el extremo una conformación anular (3.2) que sobresale al exterior, a través de la cual se establece el amarre de la unión de los tramos consecutivos mediante tornillos (5).

3. Pala para aerogenerador, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque las estructuras parciales (1.2 y 1.3) que forman las caras de extradós y de intradós del cuerpo de perfil aerodinámico, se determinan con un grosor variable de acuerdo con el tipo de vientos del lugar de aplicación para el que se destina la pala, manteniéndose con un grosor máximo las zonas de unión con respecto a los largueros interiores (2).

4. Pala para aerogenerador, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque cerca del borde de salida en la cara exterior del cuerpo de perfil aerodinámico se determina una zona (7) de superficie rugosa, conformada mediante huellas en forma de pequeños cráteres, mediante la que se reduce la resistencia aerodinámica de la pala.

5. Pala para aerogenerador, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizada porque cerca del borde de entrada en la cara exterior del cuerpo de perfil aerodinámico se determina una zona (8) de superficie rugosa, conformada con huellas en forma de pequeños cráteres, mediante la que se produce un efecto generador de vórtices o torbellinos del flujo del aire que incide sobre la pala.