PALA DE TURBINA EÓLICA CON MEDIOS DE CONTROL DE CAPA LIMÍTROFE INMERSOS QUE COMPRENDE SUBCANALES CRUZADOS.

Pala de turbina eólica con medios de control de capa limítrofe inmersos que comprende subcanales cruzados Campo Técnico La presente invención se relaciona con una pala de una turbina eólica que tiene una dirección longitudinal con un extremo de raíz y un extremo de punta así como un cuerda que se extiende en una dirección trasversal entre un borde de ataque y un borde de salida, la pala comprende una superficie de control de flujo con un lado de succión y un lado de presión. Antecedente Existen muchas situaciones, en donde es deseable proporcionar un método para retardar o evitar la separación de flujo entre un medio de flujo y una superficie de control de flujo en regiones, en donde la capa limítrofe del medio de flujo, debido al perfil de la superficie del control de flujo, se somete a gradientes de presión, que son suficientes para provocar la separación de flujo. Cuando un fluido viscoso pasa sobre una pala de una turbina eólica hacia el borde de salida, el fluido fluye desde una región con baja presión estática a una región con alta presión estática, en el proceso se somete a un gradiente de presión adverso. Esto resulta en fuerzas, que tienden a retardar la capa limítrofe, que puede ser suficientemente fuerte para detener o revertir el flujo, que puede provocar que el fluido se separe y se comporte en una forma no predecible. Esto en cambio provoca un aumento en el arrastre debido al área de sección cruzada del flujo separado en la estela del medio de control de flujo, que a su vez reduce la sustentación de la pala de la turbina eólica e incluso pueden provocar que la pala entre en perdida. Es bien conocido retazar o evitar la superación de flujo al mezclar flujo libre con la capa limítrofe mediante el uso de generadores de vórtices que sobresalen de la superficie de control de flujo, es decir de la superficie de la pala de la turbina eólica. Hay un gran número de diferentes tipos generadores de vórtices, tal como del tipo Álabe, vea por ejemplo la patente WO 01/16482, o los generadores de vórtice formados como las salientes con forma de delta como se muestra en la patente WO 00/15961. Sin embargo, todos estos generadores de vórtices tienen la desventaja de un arrastre relativamente alto. Adicionalmente, estos generadores de vórtices que se montan usualmente sobre la superficie de la pala de la turbina eólica después de la producción de la pala, tienen una tendencia a romperse durante el transporte, que puede deteriorar seriamente la funcionalidad de la pala. La patente US 4,455,045 describe unos medios alternativos para mantener un flujo de un medio que fluye unido al exterior, de un miembro de control de flujo, en donde se sumerge un canal con forma esencialmente triangular en la superficie del miembro de control de flujo. El canal con forma triangular tiene una porción de ápice que enfrenta el flujo del medio que fluye, y el canal emerge en la superficie de esta porción de ápice. Descripción de la Invención Es un objeto de la invención proporcionar una pala nueva para un rotor de una turbina eólica, que supera o alivia por lo menos una de las desventajas de la técnica anterior o que proporciona una alternativa útil. De acuerdo con un primer aspecto de la invención, el objetivo se alcanza mediante un número de medios de control de capa limítrofe que se forma en la superficie de control de flujo, en donde los medios de control de capa limítrofe incluyen un canal sumergido en la superficie de control de flujo con un primer extremo que hace frente hacia el borde de ataque y un segundo extremo que hace frente hacia el borde de salida de la pala, el canal comprende una superficie inferior que se extiende desde el primer extremo al segundo extremo, y en donde el canal en el primer extremo comprende una primer zona de canal que comprende un primer subcanal que tiene una primer área de sección transversal y un segundo subcanal que tiene una segunda área de sección cruzada, el primer subcanal y el segundo subcanal se fusionan en un punto de cruce. Los dos subcanales de cruce dirigen cada uno un flujo separado que tiene una primera velocidad y una segunda dirección de velocidad, respectivamente, y debido a las diferentes direcciones de velocidad de estos dos flujos entrantes se generan los vórtices en el punto de cruce. Tales vórtices tirarán la capa limítrofe hacia la superficie de control de flujo y energiza la capa limítrofe, retardando por lo tanto la separación de flujo o evitándola completamente. Esto proporciona una pala de turbina eólica, en donde la separación de flujo se puede retrasar hacia los bordes de salida de la pala o se pueden evitar completamente. Así, se puede aumentar la sustentación general y la eficiencia de la pala de la turbina eólica. El punto de cruce se ubica en una parte de la primera zona de canal más cercana al borde de salida de la pala, el primer subcanal y el segundo subcanal convergen de esta manera hacia el punto de cruce. De acuerdo con una primera realización, el canal en el segundo extremo comprende una segunda zona de canal que tiene una forma tal que genera vórtices en el punto de cruce que se pueden propagar en la dirección de flujo a 2   través de la segunda zona de canal, por lo tanto, los vórtices se pueden propagar en la dirección de flujo y por lo tanto energizan efectivamente la capa limítrofe. En una realización de acuerdo con la invención, la segunda zona de canal comprende una primera extensión de pared lateral entre la superficie de control de flujo y la superficie interior, y una segunda pared lateral que se extiende entre la superficie de control de flujo y la superficie interior, en donde la primer pared lateral y la segunda pared lateral son sustancialmente paralelas, por ejemplo pelarelas a la dirección transversal o la dirección de flujo. Alternativamente, la primer pared lateral y la segunda pared lateral divergen en la dirección trasversal o la dirección de flujo. Estas dos soluciones proporcionan realizaciones simples, en donde los vórtices se pueden propagar en la dirección de flujo. De acuerdo con una realización de la pala, la primer zona de canal y la segunda zona de canal se separan por un borde agudo. Es decir, una pared lateral del primer subcanal continua sobre la primer pared lateral de la segunda zona de canal, y una pared lateral del segundo subcanal continua sobre la segunda pared lateral de la segunda zona de canal, la distancia transversal entre estas paredes varían en forma discontinua en la dirección de flujo. De acuerdo con una primera realización de los subcanales, la primer área de sección cruzada es sustancialmente igual que la segunda área de la sección cruzada. De acuerdo con otra realización de los subcanales, la primer área de la sección cruzada es diferente de la segunda área de sección cruzada. Esto mejora el esfuerzo cortante entre dos flujos entrantes en el punto de cruce, produciendo por lo tanto vórtices de flujo en forma más efectiva. En una realización de acuerdo con la invención, la segunda zona de canal comprende, un primer subcanal adicional y/o un segundo subcanal adicional. Estos dos subcanales adicionales también pueden tener diferentes áreas de sección cruzada y se pueden utilizar para producir nuevos grupos de vórtices corriente abajo del punto de cruce. En otra realización de acuerdo con la invención, la primer área de sección cruzada y/o la segunda área de sección cruzada decrecen en la dirección de flujo. Esto proporciona una solución simple para acelerar el flujo hacia el punto de cruce, siendo por lo tanto capaz de producir vórtices aún más fuertes. Esto se puede lograr al dejar que las paredes laterales de un subcanal se separen en la dirección de flujo y/o al dejar que la altura de estas paredes laterales se reduzca en la dirección de flujo. De acuerdo con realizaciones ventajosas, las paredes laterales de los subcanales así como también las primeras y las segundas paredes laterales forman bordes de pared lateral con la superficie de control de flujo, en donde estos bordes son relativamente agudos, es decir las paredes laterales y la superficie de control de flujo forman ángulos de aproximadamente 90 grados. Sin embargo, no se necesita que los bordes tengan aproximadamente 90 grados para que los canales generen vórtices para que funcionen intencionalmente. Así, la primer pared lateral y la segunda pared lateral también pueden divergir en sección cruzada, de tal manera que el primer borde de pared lateral y el segundo borde de pared lateral formen ángulos de más de 90 grados. Alternativamente, los bordes de pared lateral pueden extenderse más allá de la superficie de control de flujo. Esto por ejemplo se puede implementar al formar un filo por encima del canal. Por lo tanto, el canal no tiene un borde agudo, haciendo por lo tanto más fácil moldear el objeto con la superficie de control... [Seguir leyendo]

1. Una pala para turbina eólica (10) que tiene una dirección longitudinal con un extremo de raíz (16) y un extremo de punta (14) así como también una cuerda que se extiende en una dirección transversal entre un borde de ataque (18) y un borde de salida (20), la pala (10) comprende una superficie de control de flujo con un lado de succión y un lado de presión, caracterizado porque un número de medio de control de capa limítrofe (40) se forma en la superficie de control de flujo, en donde los medios de control de capa limítrofe (40) incluyen un canal sumergido en la superficie de control de flujo (112; 212; 312; 412; 512; 612; 712) con un primer extremo que enfrenta hacia el borde de ataque (18) y un segundo extremo que enfrenta hacia el borde de salida (20) de la pala (10), el canal comprende una superficie inferior (106; 206; 306; 406; 506) que se extiende desde el primer extremo (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702) hasta el segundo extremo (104; 204; 304; 404; 504; 604; 704) y entre el canal en el primer extremo (102; 202; 302; 402; 502; 602; 702) comprende una primer zona de canal (122; 222; 322; 422; 522) que comprende un primer subcanal (118; 218; 318; 418; 518; 618; 718) que tiene una primer área de sección cruzada y un segundo subcanal (120; 220; 320; 420; 520; 620; 720) que tiene una segunda sección cruzada, el primer subcanal (118; 218; 318; 418; 518; 618; 718) y el segundo subcanal (120; 220; 320; 420; 520; 620; 720) se funden en un punto de cruce. 2. Una pala para turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el número de medios de control de capa limítrofe (40) está dispuesto sobre el lado de succión de la pala. 3. Una pala para turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el canal en el segundo extremo (104; 204; 304; 404; 504; 604; 704) comprende una segunda zona de canal (124; 224; 324; 424; 524) que tienen una forma de tal manera que los vórtices generados en el punto de cruce se pueden propagar en la dirección transversal a través de la segunda zona de canal (124; 224; 324; 424; 524). 4. Una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde el primer subcanal y el segundo subcanal se fusionan en el punto de cruce con un ángulo entre 10 y 100 grados o entre 20 y 95 grados, o entre 25 y 90 grados. 5. Una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda zona de canal (124; 224; 324; 424; 524) comprende una primer pared lateral (108; 208; 308; 408; 508; 608; 708) que se extiende entre la superficie de control de flujo (112; 212; 312; 412; 512; 612; 712) y la superficie inferior (106; 206; 306; 406; 506), y la segunda pared lateral (110; 210; 310; 410; 510; 610; 710) que se extiende entre la superficie de control de flujo (112 ;212; 312; 412; 512; 612; 712) y la superficie inferior (106; 206; 306; 406; 506), y en donde la primer pared lateral (108; 208; 308; 408; 508; 608; 708) y la segunda pared lateral (110; 210; 310; 410; 510; 610; 710) están sustancialmente paralelas. 6. Una pala para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde la segunda zona de canal (124; 224; 324; 424; 524) comprende una primer pared lateral (108; 208; 308; 408; 508; 608; 708) que se extiende entre la superficie de control de flujo (112; 212; 312; 412; 512; 612; 712) y la superficie inferior (106; 206; 306; 406; 506), y una segunda pared lateral (110; 210; 310; 410; 510; 610; 710) que se extiende entre la superficie de control de flujo (112; 212; 312; 412; 512; 612; 712) y la superficie inferior (106; 206; 306; 406; 506), y en donde la primer pared lateral (108; 208; 308; 408; 508; 608; 708) y la segunda pared lateral (110; 210; 310; 410; 510; 610; 710) divergen hacia el borde de salida (18) de la pala. 7. Una pala para turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en donde la primer pared lateral (108; 208; 308; 408; 508; 608; 708) y la segunda pared lateral se conectan en forma continua a una pared lateral del primer subcanal (118; 218; 318; 418; 518; 618; 718) y una pared lateral del segundo subcanal (120; 220; 320; 420; 520; 620; 720), respectivamente. 8. Una pala para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primer zona de canal (122; 222; 322; 422; 522) y la segunda zona de canal (124; 224; 324; 424; 524) se separan mediante un borde agudo. 9. Una pala para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera área de sección cruzada es sustancialmente la misma que la segunda área de sección cruzada. 10. Una pala para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, en donde la primer área de sección cruzada es diferente a la segunda área de sección cruzada. 11. Una pala para turbina eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde la segunda zona de canal comprende un primer subcanal adicional y/o un segundo subcanal adicional. 12. Una pala para turbina eólica de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en donde la primera área de sección cruzada y/o la segunda área de sección cruzada se reducen hacia el borde de salida (18) de la pala. 9   13. Una pala para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la altura del canal está entre 0.1% y 5% de la longitud de cuerda, o alternativamente está entre 0.2% y 3.5%, o alternativamente entre 0.5% y 2%. 14. Un rotor para turbina eólica que comprende un número, preferiblemente dos o tres, de palas para turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes. 15. Una turbina eólica comprende un número de palas de acuerdo con las reivindicaciones 1-13 o un rotor de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 14.   11   12   13   14     16