BRPI0600613B1 - Pá multielementos com perfis aerodinâmicos - Google Patents

Description

“PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” CAMPO TÉCNICO A presente invenção se refere ao campo técnico de mecanismos para converter a energia cinética do vento natural em força mecânica útil com o objetivo de gerar energia elétrica, mais particularmente a disposições construtivas aplicadas nas pás dos rotores de aerogeradores.

ESTADO DA TÉCNICA A produção de eletricidade por meio da energia eólica está entre as que mais se desenvolveram nos últimos anos dentre as fontes de energia renováveis.

Esse crescimento ocorre devido a atrativas características dessa fonte, principalmente quando considerados os benefícios ecológicos, tais como o baixo impacto ambiental, a não emissão de gases, partículas ou resíduos radioativos. Ademais, os arranjos adotados nos parques eólicos permitem rápido acréscimo de módulos adicionais em casos de crescimento da demanda de energia. Adicionalmente, como a base das estruturas de suporte dos aerogeradores ocupa reduzida área, as áreas adjacentes podem ser utilizadas para outros aproveitamentos, tais como para agricultura.

Tais aerogeradores são compostos basicamente por uma estrutura de suporte, tal como uma torre; o rotor, composto por geralmente três pás que são conectadas a um disco central; além do gerador elétrico propriamente dito, que fica dentro de uma cápsula denominada nacelle e de mecanismos de transmissão e controle.

Em conseqüência do referido aumento na demanda por uma fonte limpa, segura e renovável de energia elétrica, há uma forte necessidade de otimizar todos os aspectos construtivos dos aerogeradores, de modo a proporcionar uma maior capacidade de geração de energia elétrica. Logo, há uma tendência das soluções economicamente viáveis acabarem por resultar em rotores de dimensões cada vez maiores. Essas melhorias, portanto, acarretam diversas dificuldades nos procedimentos logísticos, dentre as quais se destacam em especial o manuseio, armazenamento e transporte das estruturas, tanto por meio terrestre, quanto marítimo ou aéreo.

Mais especificamente, um dos motivos para o aumento das dimensões dos rotores é que para aumentar a eficiência dos aerogeradores, além do aumento da dimensão longitudinal, as pás dos rotores dos aerogeradores são preferencialmente projetadas com uma corda (i.e.: largura do perfil da pá) na raiz (i.e.: região próxima ao centro do rotor) da pá com dimensão elevada.

Dessa forma, essas pás apresentam elevados custos de transporte devido à geometria singular, com grandes dimensões longitudinais e transversais, exigindo cuidados especiais para evitar danos durante os procedimentos logísticos. Para o transporte terrestre, por exemplo, pás com dimensões transversais superiores a 3 (três) metros já não podem transitar livremente em sistemas rodoviários de diversos países. Hoje as pás de maiores dimensões já ultrapassam este limite e sofrem muitas restrições para chegar ao local de instalação do aerogerador. Adicionalmente, quanto maiores as pás, maiores são os problemas para o uso de equipamentos padrões de manuseio, tais como guinchos; bem como embalagens padrões de armazenamento e transporte. Por outro lado, quando são feitas alterações nas pás somente em função dos problemas nos procedimentos logísticos, sem preocupação com questões de desempenho e controle aerodinâmico, há um grande prejuízo na capacidade e versatilidade de geração de energia dos aerogeradores. Existem no estado da técnica, assim, diversos arranjos construtivos que objetivam obter uma pá de fácil transporte, armazenamento e manuseio; enquanto que outros arranjos visam alcançar somente melhorias de desempenho e controle aerodinâmico. Poucas soluções, no entanto, se preocupam com ambos fatores ao mesmo tempo.

Por exemplo, o pedido de patente publicado sob no. US2004/0105752 descreve uma pá de rotor para aerogerador com uma superfície de atuação do vento com uma área variável. Tal superfície é obtida por meio de uma pá composta por uma parte deformável ou móvel, com, conseqüentemente, menor carga para a instalação e maior facilidade de transporte. Em um melhor modo de execução descrito nesse pedido, uma parte da superfície pode ser de um material deformável formando um recipiente fechado. Neste caso, o recipiente pode ser preenchido por um meio gasoso com uma pressão predeterminada.

Desse modo, essa superfície inflável pode ser esvaziada durante o transporte ou em situações de ventos extremos, reduzindo a área de atuação do vento.

Em conseqüência, a carga sobre os demais componentes pode ser reduzida, inclusive sobre a torre. Solução semelhante é adotada no pedido de patente publicado sob o no. DE10233102A1.

Outros tipos de arranjos encontrados no estado da técnica, contudo mais especificamente voltados para os problemas de desempenho e controle aerodinâmico, é o emprego de hipersustentadores, tais como flaps, tanto em aeronaves de asas fixas ou rotativas, quanto em aerogeradores, como, por exemplo, no pedido de patente publicado sob no. EP1524431A1, a qual possui outras semelhanças com as soluções adotadas nas patentes no. US5527151 e US5570859 e no pedido de patente publicado sob o no. ES2035118T. A patente no. US5527151 descreve uma configuração de aileron para rotores de turbinas eólicas, sendo o dito aileron provido com superfície inferior tal que não se projeta no fluxo de ar. O movimento é realizado ao redor do centro de rotação interior ao aileron, de forma a propiciar um controle positivo sobre a rotação. Esse movimento do aileron permite o posicionamento de maneira a gerar arrasto suficiente para parar a rotação do rotor. A patente no. US5570859 descreve um spoiler de pás para aerogeradores ou asas, que controla ou influencia o fluxo do ar sobre a superfície da pá ou asa. O spoiler pode girar de maneira a projetar a extremidade anterior sobre a região de baixa pressão ao mesmo tempo em que a extremidade posterior é projetada sobre a região de alta pressão. Quando o spoiler está totalmente pivoteado (ortogonal ao plano longitudinal da pá ou asa), funciona com um freio, ao passo que quando está parcialmente pivoteado, funciona como um modulador de potência. Já a patente ES2035118T descreve um corpo aerodinâmico com perfil variável, possuindo uma membrana esticada sobre a superfície de modo a permitir uma configuração inflada ou preenchida com água para variar o perfil. O dito corpo aerodinâmico apresenta forma semelhante a uma asa de avião, compreendendo um aileron e uma pequena chapa. Deste modo, o corpo propicia uma maior curvatura do perfil, permitindo aumento da sustentação.

Variações adicionais de disposições de hipersustentadores em pás são previstas também no pedido de patente publicado sob o no. US2003/0091436A1 e na publicação internacional sob o no. W02004/099608A1. Já o pedido de patente publicado sob o no. CA2425447A1 descreve uma pá, para aplicações tais como em aerogeradores, composta por um aerofólio principal e um aerofólio secundário menor preferencialmente na configuração canard. A fixação entre os aerofólios é feita por meio de ao menos dois elementos estruturais, resistentes a vibrações e com perfil aerodinâmico perpendicular ao eixo longitudinal dos aerofólios, distribuídos ao longo do aerofólio secundário. A fim de garantir a estabilidade aerodinâmica, a pá é balanceada por meio de rotação em relação ao eixo longitudinal.

Outras disposições que adotam elementos adjacentes às pás são encontradas nas patentes LV12775 (W002053908A1); LV12972 e LV13095, nas quais são propostos os uso de pás com perfis em cascata, com o intuito de aumentar o aproveitamento energético com a diminuição do vento de partida. Enquanto que nos documentos LV12775 e LV12972 a disposição é apropriada para aeorogeradores de eixo de rotação vertical, no documento LV13095 é proposto o uso de uma configuração semelhante ao do documento LV12972, mas com eixo de rotação horizontal. No entanto, embora o eixo de rotação proposto esteja na horizontal, a solução adotada prevê que a rotação dos perfis em cascata seja paralela ao eixo de rotação.

Por fim, outra configuração é prevista no pedido de patente publicado sob o no. DE4428731, o qual descreve uma pá com comprimento variável, obtida por meio de uma pá externa com perfil oco, dentro da qual há uma secção de pá telescópica sobre pelo menos parte da extensão, que pode se movimentar sobre um trilho fixo para fora da pá externa. Assim, modificando o comprimento da mesma, é possível atender condições diferentes de transporte, bem como condições variadas de vento.

PROBLEMA TÉCNICO

As soluções citadas nos documentos acima e outras existentes no estado da técnica, todavia, não resolvem de forma conveniente e eficaz alguns problemas existentes no campo técnico de pás de rotores em aerogeradores.

Por exemplo, os documentos US2004/0105752 e DE10233102A1 descrevem uma solução que, apesar de facilitar o transporte da pá, não apresenta um aproveitamento eficiente da energia eólica. Isso porque, a superfície de atuação do vento com uma área variável fica limitada a reproduzir o perfil aerodinâmico que uma pá comum teria. Logo, a eficiência energética máxima fica limitada àquela que seria obtida por uma pá comum. Nesses casos, continua sendo necessário o emprego de pás com elevada superfície para atingir o aproveitamento energético desejado. Já o documento EP0375382 apesar de descrever uma solução para o problema da geração de ruídos em configurações compreendendo elementos adicionais, tais como flaps, emprega configuração de flaps e atuadores complexos, de difícil aplicação em aerogeradores devido à carga adicional que seria imposta ao conjunto da estrutura para aproveitamento da energia eólica.

De outro modo, os documentos US 5,570,859 e US 5,527,151 descrevem freios para aerogeradores; entretanto, tais configurações também apresentam estruturas menos resistentes devido ao maior esforço fletor no ponto de fixação dos elementos adicionais, que constituem em pontos de maior susceptibilidade a fadiga. Ademais, a presença de mecanismos atuadores representa um acréscimo na carga que a estrutura deve suportar. O mesmo ocorre com a disposição proposta no documento EP1524431A1, US 2003/0091436 e WO 2004/099608, os quais descrevem um sistema de flaps ou hipersustentadores para aerogeradores que atuam apenas no controle do fluxo aerodinâmico ao redor da pá, apresentando deficiências aerodinâmicas quando operando em condições de baixo vento de partida, bem como não apresentam vantagens do ponto de vista dos procedimentos logísticos. Os mesmos problemas são encontrados na solução descrita no documento ES2035118T, que devido à geometria utilizada também é pouco eficiente no que concerne aos procedimentos logísticos. O documento CA2425447 supracitado descreve uma solução na qual os dois aerofólios estão a uma distância que evite interferência aerodinâmica de um sobre o outro, o que melhora o controle das pás, todavia não apresenta melhorias no aproveitamento energético. Ademais, o sistema de fixação proposto por meio de alguns elementos localizados em alguns pontos ao longo da estrutura proporciona maior concentração dos esforços de tensão quando aplicado em grandes peças, exigindo que a estrutura da pá seja reforçada.

Por outro lado, as disposições em cascata propostas nos documentos LV12775 e LV12972 com eixo de rotação vertical, possuem capacidade de geração de energia limitada se comparadas com as de eixo horizontal; enquanto que a de eixo de rotação horizontal, LV13095, possui uma disposição construtiva absolutamente inaplicável para aeoregadores de grande porte, na medida em que os perfis em cascata são paralelos ao eixo de rotação, necessitando de dois pontos de apoio. Deste modo, tal disposição é mais apropriada para aerogeradores de pequeno porte e de baixo rendimento.

Por fim, o documento DE4428731 descreve uma configuração telescópica que apresenta facilitado transporte em relação às pás convencionais; entretanto, tal conceito prejudica substancialmente o desempenho aerodinâmico da pá posto que quando o segmento telescópico é movido para aumentar a dimensão longitudinal, a região que apresenta maior corda fica afastada da base do rotor.

Ademais, tal configuração exige um complexo sistema para efetuar a movimentação do segmento telescópico, que além de estar sujeito à fadiga, acaba por encarecer demasiadamente o conjunto sem apresentar um proporcional aumento de eficiência.

Assim, como se pode perceber, as soluções existentes no estado da técnica não resolvem de forma conveniente os problemas existentes no estado da técnica, em especial no que tange a obtenção de uma pá que tenha características aerodinâmicas eficientes, mas que ao mesmo tempo seja fácil de transportar, armazenar e manusear.

SOLUÇÃO TÉCNICA O objetivo da presente invenção, portanto, é obter pás de rotores para aerogeradores de eixo horizontal de grande porte que permitam fácil transporte, manuseio e armazenamento e ao mesmo tempo garantam maior eficiência no aproveitamento da energia eólica.

Além de a pá possuir uma disposição versátil para fins logísticos, mas que ao mesmo tempo resulte num aproveitamento mais eficiente da energia eólica, outro objetivo da presente invenção é que o dito aproveitamento mais eficiente englobe o aproveitamento de ventos mais fracos, diminuindo-se o torque de partida.

Outro objetivo da presente invenção é maximizar a taxa de geração de energia anual para diferentes parâmetros de distribuição do vento.

Outro objetivo da presente invenção é incrementar a resistência das pás a cargas extremas e à fadiga.

Mais um objetivo da presente invenção é diminuir o custo total de uma pá, levando em conta não somente o custo de produção da dita pá, mas também o custo de transporte e instalação.

Para atingir os objetivos citados acima e outras finalidades, a presente invenção é constituída basicamente por ao menos uma das referidas pás ser constituída por ao menos dois elementos dispostos colateralmente e unidos entre si por elementos de fixação, sendo que os elementos complementares ao elemento primário ficam posicionados na região mais próxima à raiz da pá, formando perfis fixos entre si, visando uma interferência aerodinâmica entre os ditos perfis de modo a aumentar o desempenho aerodinâmico e a partida em ventos fracos e ao mesmo tempo facilitar os procedimentos logísticos em função da possibilidade de armazenagem, transporte e manuseio dos elementos separadamente.

Preferencialmente os ditos perfis compreendem um elemento primário, que possui a forma de uma pá para aerogerador comum, todavia com uma corda menor na raiz; enquanto que os perfis aerodinâmicos suplementares complementam a área reduzida do elemento primário. Cada elemento complementar pode possuir a mesma geometria da área que foi reduzida do elemento primário; ou sequencialmente a forma reduzida do elemento complementar antecedente. De acordo com os ventos da região em que será instalado o aerogerador, os elementos podem assumir formas diferentes objetivando um maior controle ou um maior rendimento aerodinâmico. Os melhores resultados do ponto vista geral, considerando tanto o controle e rendimento, quanto também as questões logísticas e construtivas, são obtidos com o uso de dois ou três elementos para cada pá.

Os ditos elementos podem ser fixados entre si por duas ou mais estruturas aerodinâmicas fixas, preferencialmente acoplados de forma a distribuir as cargas ao longo das superfícies dos ditos elementos e sem pontos de pivotamento.

EFEITOS VANTAJOSOS A utilização de uma pá dividida em dois ou mais elementos permite que o elemento primário, que é o maior, seja constituído de um perfil com corda relativamente pequena. Dessa forma, o conjunto da pá multielementos pode ser transportado, manuseada e armazenada separando-se os perfis aerodinâmicos complementares, o que reduz as dimensões da dita pá e facilita sobremaneira os procedimentos logísticos. Inclusive, é possível transportar os elementos complementares, por exemplo, no mesmo caminhão que está se transportando o elemento primário, colocando-se o primeiro elemento complementar colateralmente ao elemento primário, todavia com a raiz do referido primeiro elemento complementar próximo a ponta do elemento primário. Os demais elementos complementares também poderíam ser dispostos de modo similar, cada um no sentido inverso do anterior. O uso de dois ou mais perfis aerodinâmicos colaterais na região de maior corda, tem o efeito adicional de aumentar a eficiência aerodinâmica da pá. O melhor desempenho é proporcionado pela interferência aerodinâmica gerada entre os elementos de perfis, na medida em que a ação em conjunto dos elementos aumenta o coeficiente máximo de sustentação e os ângulos de ataque sem que ocorra estol (stall) precocemente. Além disso, a disposição de perfis concentrada na região da raiz da pá gera maior coeficiente de sustentação nessa região, onde a velocidade tangencial é baixa, garantindo assim melhor aproveitamento energético de ventos fracos (cut irí) também nessa parte.

Adicionalmente, como sistema de fixação é de fácil instalação em campo, permitindo a rápida montagem e instalação no parque eólico, posto que preferencialmente não possui peças pivoteáveis. Ademais, o próprio sistema de fixação pode constituir um perfil com função aerodinâmica complementar suprimindo vórtices de ponta dos elementos.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

Para facilitar o entendimento e execução da presente invenção, apresenta-se as seguintes figuras a título ilustrativo e não restritivo da forma final das variantes construtivas do invento. Cada componente ou parte idêntica ou similar ilustrada é identificada por um número correspondente.

Figura 1 — representa uma vista plana longitudinal de uma pá convencional.

Figura 2 — representa uma vista plana longitudinal de uma pá convencional na qual é determinada uma seção que poderá ser reduzida.

Figura 3 — representa uma vista plana longitudinal de uma pá multielementos na qual o elemento secundário está separado do elemento primário para fins logísticos.

Figura 4 — representa uma vista plana longitudinal de uma pá multielementos na qual o elemento complementar está na região posterior do bordo de fuga do elemento primário.

Figura 5 — representa uma vista plana longitudinal de uma pá multielementos na qual o elemento complementar está na região frontal do bordo de ataque do elemento primário.

Figura 6 - representa uma vista plana longitudinal de uma pá multielementos com três elementos na qual os dois elementos complementares estão na região posterior do bordo de fuga do elemento primário.

Figura 7 - representa uma vista plana longitudinal de uma pá multielementos com três elementos na qual um elemento complementar está na região posterior do bordo de fuga do elemento primário e um outro elemento complementar na região frontal do bordo de ataque do elemento primário.

Figura 8 - representa uma vista da seção transversal de uma pá multielementos na qual o elemento complementar está na região posterior do bordo de fuga do elemento primário.

Figura 9 - representa uma vista da seção transversal de uma pá multielementos com três elementos sendo os dois elementos complementares na região posterior do bordo de fuga do elemento primário.

Figura 10 - representa um gráfico coeficiente de sustentação (CL) em relação ao ângulo de ataque (a) comparando uma pá convencional com uma pá multielementos conforme a presente invenção.

MELHOR MODO DE EXECUÇÃO O melhor modo de execução da presente invenção é constituído basicamente de uma pá multielementos aplicada em rotores de aerogeradores de eixo horizontal com três pás perpendiculares ao eixo de rotação, sendo que cada uma das ditas pás é composta por perfis fixos entre si, adotando-se dois elementos para formar cada pá, sendo que o elemento complementar fica posicionado na região mais próxima à raiz da pá, na região posterior do bordo de fuga do elemento primário.

MODOS DE EXECUÇÃO

Os diversos modos de execução da presente invenção não estão limitados ao detalhes construtivos explicitados nesta descrição e figuras, na medida em que a presente invenção pode ser realizada por outras configurações equivalentes. A presente invenção, assim, se constitui basicamente de uma pá aplicada em rotores de aerogeradores de eixo de rotação horizontal, com pás perpendiculares ao dito eixo de rotação, na qual cada uma das ditas pás é constituída por vários elementos formando perfis aerodinâmicos fixos entre si por meio de elementos de fixação, sendo que os elementos formando perfis ficam posicionados na região mais próxima à raiz da pá.

Na Figura 1 é representada uma vista plana longitudinal de uma pá convencional (1). Conforme se pode verificar dessa figura, a corda na raiz é relativamente maior do que na ponta da pá, sendo que numa determinada seção reta há uma corda máxima (Cmax). Diferentes geometrias, tamanhos, estruturas internas e matérias-primas podem ser utilizadas para se obter uma determinada pá para uma determinada aplicação, variando desta forma Cmax; bem como a distribuição da corda (CdiS) ao longo da pá. Os parâmetros gerais de Cmax e Cdís para cada tipo de aplicação já são bem conhecidos no estado da técnica. Por exemplo, uma típica pá convencional de 50 metros de comprimento vendida atualmente em escala comercial, possui um Cmax variando na faixa de 3 a 5 metros, enquanto que a corda mínima (Cmin) gira na faixa de 0,5 a 1 metro; e o diâmetro (D) da flange (2) que conecta a raiz da pá ao disco central do rotor possui aproximadamente entre 1 e 2 metros.

Conforme explicado anteriormente, um Cmax maior do que 3 metros inviabiliza o transporte rodoviário da pá em muitos países.

Deste modo, na Figura 2 é ilustrado a projeção de um segmento de área (3) que poderia ser reduzida numa pá convencional (1), diminuindo-se desta maneira o Cmax de modo a aproximar Cmax ao diâmetro (D) da flange (2).

Na Figura 3, então, demonstra-se uma vista longitudinal de uma pá multielementos (4) conforme a presente invenção, na qual o elemento primário (5) está separado do elemento complementar (6) para fins de transporte, manuseio ou armazenamento. Como o Cmax do elemento primário (5) passa a ser muito próximo ou até mesmo igual ao diâmetro D da flange (7), pode-se transportar uma pá multielementos (4) com um diâmetro D da flange (7) muito maior do que o D da flange (2) de uma pá convencional (1); ou sob outro ponto de vista, com o Cmax da pá multielementos (4) maior do que o Cmax da pá convencional (1). Conforme o exemplo mencionado anteriormente nesta descrição, o elemento primário (5) teria um Cmax aproximadamente entre 1 e 2 metros, o que permitiría o transporte rodoviário desta pá multielementos.

Todavia, dependendo da aplicação desejada, é possível fazer a linha de corte do Cmax do elemento primário (5) não tão próximo ao diâmetro D da flange (7), mas suficiente para possibilitar o transporte do elemento primário (5), sendo que conforme o exemplo retro-mencionado, o Cmax seria então menor ou igual a 3 metros.

Por conseguinte, conforme se pode verificar das Figuras 4 a 9, ao invés de se posicionar os elementos complementares (6), (8) e ou (9) na região (3), ou se posicionar como se fosse um aerofólio que não interfere no fluxo de ar do elemento antecedente; posicionam-se tais elementos colateralmente, o que gera uma interferência aerodinâmica entre os ditos perfis, na medida em que a ação em conjunto dos elementos aumenta o coeficiente máximo de sustentação (CL) e os ângulos de ataque (a) sem que ocorra estol precocemente. Além disso, a disposição de perfis concentrada na região da raiz da pá gera maior coeficiente de sustentação nessa região, onde a velocidade tangencial é baixa, garantindo assim melhor aproveitamento energético de ventos fracos (cut in) também nessa parte. A Figura 10, nesse sentido, representa um gráfico do coeficiente de sustentação (CL) em relação ao ângulo de ataque (a) comparando uma pá convencional com uma pá multielementos conforme a presente invenção. Como se pode verificar desse gráfico, com o mesmo α de uma pá convencional, a pá multielementos conforme a presente invenção possui um CL maior do que o da pá convencional e atinge o ponto de estol com um α maior do que o da pá convencional. A quantidade de elementos complementares depende de uma série de fatores, tais como quantidade de pás, que podem ser duas, três ou quatro; performance desejada; distribuição anual dos ventos na região geográfica em que será instalada a torre, etc. Para os rotores de aerogeradores de três pás, que atualmente são os utilizados em maior escala, é possível utilizar até 5 elementos, sendo que na maioria dos casos os melhores resultados são obtidos com 2 ou 3 elementos, na medida em que deve ser mantida uma certa distância radial entre as pás sem que ocorra interferência aerodinâmica entre as ditas pás. No caso de rotores de aerogeradores de duas pás é possível utilizar ainda mais elementos complementares, posto que a distância radial da raiz de uma pá e outra são maiores.

Adicionalmente, é possível também que a área da pá multielementos (4) que foi destacada - a qual é relativamente equivalente à área (3) de uma pá convencional (1) - possua uma geometria similar a de uma pá convencional, porém com uma distribuição da corda (CdiS) da ponta do elemento primário (5) até o ponto de corda máxima (Cmax) com um coeficiente de aumento um pouco menor do que os coeficientes usualmente empregados. Assim, o aproveitamento aerodinâmico na raiz do elemento primário é incrementado.

De acordo com as necessidades e objetivos, por exemplo a necessidade de maior controle ou de maior desempenho, os elementos complementares podem ser instalados em posições diferentes em relação ao elemento primário.

Por exemplo, conforme se pode verificar da Figura 4 e respectivamente na Figura 8, o elemento complementar (6) está posicionado na região posterior do bordo de fuga do elemento primário (5), na região de alta pressão, o que aumenta o coeficiente máximo de sustentação e os ângulos de ataque sem que ocorra estol (stall) precocemente. Já na Figura 5, é representado o modo de execução no qual o elemento complementar (8) está posicionado na região frontal do bordo de ataque. Noutro modo de execução representado na Figura 7, um elemento complementar (6) está posicionado na região posterior do bordo de fuga do elemento primário (5) e um segundo elemento complementar (8) está posicionado na região frontal do bordo de ataque do elemento primário.

Outras combinações também são possíveis, conforme a necessidade específica da aplicação.

Nas Figuras 8 e 9, que representam uma vista da seção transversal da pá multielementos, demonstram-se também exemplos de elementos de fixação (10) e (11) que podem ser empregados para conectar os elementos entre si.

Como os elementos de fixação não possuem pontos de pivotamento, diminui- se assim a complexidade do sistema e os riscos de fadiga. Adicionalmente o próprio sistema de fixação pode constituir um perfil com função aerodinâmica complementar suprimindo vórtices de ponta dos elementos. Os elementos de fixação podem ser acoplados aos elementos primários e complementares por um sistema de travamento em pontos pré-determinados dos elementos primários e complementares; ou por meio de sistema de travamento com uma barra longitudinal ou transversal; ou unindo-se os pontos de contato com resinas adesivas; ou por uma combinação dos modos retro mencionados; ou por uma grade externa que faz a ligação entre os elementos; ou por outros meios equivalentes. Assim, na medida em que os elementos de fixação permitem a conexão de um elemento primário a um elemento complementar, ou de um elemento complementar em outro elemento complementar, tal fixação pode ser feita em campo, no momento de montagem da pá no rotor.

APLICAÇÃO INDUSTRIAL

Conforme se pode verificar dos exemplos mencionados acima, a presente invenção possui ampla aplicação industrial no campo de geração de energia eólica, podendo ser reproduzido em qualquer indústria que possua os meios necessários e a tecnologia adequada para produzir pás para rotores de aerogeradores de grande porte, possuindo especial aplicação em rotores de aerogeradores de grande porte, com eixo de rotação horizontal com três pás perpendiculares ao referido eixo de rotação.

Claims (8)

1. 01. “PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” para rotores de aerogeradores de eixo de rotação horizontal, com as ditas pás perpendiculares ao referido eixo de rotação, caracterizada por compreender um elemento primário (5) que tem um perfil aerodinâmico e, pelo menos, um elemento complementar (6, 8, 9) que tem um perfil aerodinâmico, em que pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) está disposto adjacente ao elemento primário (5) em uma direção da corda, que é perpendicular ao eixo de rotação e a direção longitudinal, de tal modo que um perfil externo de uma combinação do elemento primário (5) e pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) é descontínua; e pelo menos um elemento de fixação que une o elemento primário (5) a pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) em que pelo menos um elemento de fixação (10,11) é acoplado a uma superfície do bordo de fuga e uma superfície do bordo de ataque do elemento primário (5) e superfície do bordo de fuga e uma superfície do bordo de ataque de pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9); em que pelo menos um do elemento complementar (6, 8, 9) é disposto para um lado do bordo de fuga do elemento primário (5), e em que o referido pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) está disposto mais próximo de uma extremidade da raiz da pá do elemento primário (5) do que do fim do elemento primário (5) oposto a raiz da pá.
2. 02. “PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” de acordo com a reivindicação 01, caracterizada por ao menos um elemento complementar (6, 8, 9) compreender “n” elementos complementares, onde “n” é o número de elementos complementares que podem ser acopladas ao elemento primário (5) de uma pá sem que tal pá multilementos resultante cause interferências aerodinâmicas nas outras pás do rotor do aerogerador.
3. 03. “PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” de acordo com a reivindicação 01, caracterizada pelo fato de que os perfis de pelo menos um elemento de fixação (10,11) complementarem o perfil aerodinâmico do elemento primário (5).
4. 04. “PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” de acordo com a reivindicação 01, caracterizada pelo fato de que cada um dos elementos primário e pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) tem uma estrutura substancialmente rígida, e pelo menos um elemento de fixação (10,11) prende o elemento primário (5) e pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) em uma relação fixa entre si.
5. 05. “PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” de acordo com a reivindicação 01, caracterizada pelo fato de que pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) que está disposto de tal modo que se encontra espaçado em ambas direções de corda e longitudinal a partir do elemento primário (5) de tal modo que um plano de corda de pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) intercepta com um plano de corda do elemento primário (5).
6. 06. “PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” de acordo com a reivindicação 01, caracterizada por uma largura máxima de de corda do elemento primário (5) é substancialmente igual a um diâmetro de um flange (7) de raiz do elemento primário (5).
7. 07.
8. “PÁ MULTIELEMENTOS COM PERFIS AERODINÂMICOS” de acordo com a reivindicação 01, caracterizado por um plano de corda de pelo menos um elemento complementar (6, 8, 9) que intersecta um plano paralelo a um perímetro do flange (7) de raiz do elemento primário (5).