BRPI0621730A2

BRPI0621730A2 - pá de turbina eólica, e turbina eólica de passo controlado

Info

Publication number: BRPI0621730A2
Application number: BRPI0621730-3A
Authority: BR
Inventors: Michael Drachmann Haag
Original assignee: Vestas Wind Sys As
Priority date: 2006-06-09
Filing date: 2006-06-09
Publication date: 2011-12-20
Also published as: CA2654772C; US8678746B2; US20090087314A1; WO2007140771A1; ATE537356T1; US8162590B2; CA2654772A1; EP2027390B1; EP2027390B2; US20120189444A1; CN101484692B; AU2006344292A1; EP2027390A1; MX2008015664A; CN101484692A; AR061601A1; ES2379159T9; ES2379159T3

Abstract

Pá DE TURBINA EóLICA, E TURBINA EóLICA DE PASSO CONTROLADO. A invenção refere-se a uma pá (5) de turbina eólica compreendendo uma ou mais tiras (10) geradoras de turbulência, em que as tiras (10) são dispostas sobre uma superfície da pá (5). A pá (5) é caracterizada por pelo menos uma área de junção (22) das tiras (10) geradoras de turbulência com a superfície da pá (5) ser totalmente ou parcialmente coberta por meios de vedação (23). A invenção refere-se adicionalmente a uma turbina eólica (1) de passo controlado compreendendo pelo menos duas pás (5) de turbina eólica de passo controlado e meios de controle de passo para ajuste do passo das pás (5). A turbina eólica (1) de passo controlado é caracterizada por as pás (5) compreenderem uma ou mais tiras (10) geradoras de turbulência, em que pelo menos uma área de junção (22) das tiras (10) geradoras de turbulência com uma superfície das pás (5) ser totalmente ou parcialmente coberta por meios de vedação (23).

Description

PÁ DE TURBINA EÓLICA, E TURBINA EÓLICA DE PASSO CONTROLADO

Campo da Invenção

A presente invenção refere-se a uma pá de turbina eólica conforme especificada no preâmbulo da reivindicação 1 e a uma turbina eólica com controle de passo conforme especificada no preâmbulo da reivindicação 14.

Descrição da Técnica Associada

Uma turbina eólica conhecida na. técnica compreende uma torre de turbina eólica e uma nacela de turbina eólica posicionada no topo da torre. Um rotor de turbina eólica com várias pás de turbina é acoplado à nacela através de um eixo de baixa velocidade, que se estende para fora da parte frontal da nacela conforme se encontra ilustrado na Figura 1.

As demandas relativas a turbinas eólicas modernas de grandes dimensões aumentam constantemente particularmente no que se refere a saída de potência. Quanto maior for a potência a ser produzida pela turbina eólica, maior serão a turbina eólica em seu todo e as diversas partes da turbina eólica. Porém as turbinas eólicas modernas de grandes dimensões já são tão grandes que existe um problema crescente de transporte e montagem das mesmas. É portanto essencial que as diversas partes da turbina eólica sejam fabricadas de forma a serem tão eficientes quanto for possível, para produzirem mais energia sem aumento de dimensões. Este desenvolvimento tem sido profundo particularmente no diz respeito às pás das turbinas eólicas. Para aumento da potência, as pás são projetadas de forma tão otimizada quanto possível relativamente à conversão de energia do vento e as pás são utilizadas de forma mais eficiente com relação ao ângulo de ataque relativo ao vento em chegada. Porém existe uma desvantagem no fato de as pás estolarem mais facilmente ou pelo menos as pás estolarem através de uma grande área da pá.

Uma das principais conseqüências do estol consiste na emissão de ruído, e os ruídos nas pás que são induzidos por estol constituem quase sempre a principal fonte de ruído das turbinas eólicas modernas. Este problema pode ser abordados de diversas maneiras e uma das mesmas encontra-se divulgada na patente internacional n0 WO 01/164 82, em que as pás de uma turbina eólica com controle de estol relativamente pequena são providas com geradores de vórtice. Os geradores de vórtice criam turbulência no ar em passagem, dessa forma reduzindo a área da pá em que ocorre estol ou eliminando completamente o estol. Porém as turbinas eólicas, e portanto também as pás de turbinas eólicas, são tipicamente feitas para durarem 20 anos, e devido ao fato de os geradores de vórtice se encontrarem altamente expostos a radiação UV, chuva, neve, granizo e grandes variações de temperatura além de serem constantemente arrastadas através do ar em velocidade muito alta, existe um grande risco de os geradores de vórtice serem arrancados da superfície da pá. Os geradores de vórtice podem evidentemente ser simplesmente reparados ou substituídos, por exemplo a determinados intervalos, porém as pás não são fáceis de acessar e o tempo de inatividade das grandes turbinas eólicas modernas tem custos elevados.

Um objetivo da invenção consiste portanto na apresentação de uma técnica vantajosa para provisão de uma pá de turbina eólica com meios de geração de turbulência.

Um objetivo da invenção consiste particularmente na provisão de uma técnica que assegure que os meios de geração de turbulência mantenham sua função desejada durante um longo tempo.

Adicionalmente, um objetivo da invenção consiste na provisão de uma técnica vantajosa para equipar uma pá de turbina eólica, de uma turbina eólica com controle de passo, com meios de geração de turbulência.

A invenção

A invenção proporciona urna pá de turbina eólica compreendendo uma ou mais tiras geradoras de turbulência, em que as tiras são dispostas sobre uma superfície da pá. A pá é caracterizada pelo fato de pelo menos uma área de junção das tiras geradoras de turbulência com a superfície da pá ser totalmente ou parcialmente coberta por meios de vedação.

A superfície externa de uma pá de turbina eólica apresenta um ambiente muito agressivo e particularmente as tiras geradoras de turbulência, que são destinadas a agitarem o fluxo de ar até certo ponto, correm um grande risco de serem arrancadas da pá, seja simplesmente devido às altas velocidades de vento ou devido a sujidade, chuva ou outros agentes que penetram lentamente na junção entre as tiras e a superfície da pá.

A provisão de um meio de vedação na junta entre as tiras geradoras de turbulência e a superfície da pá é vantajosa, devido ao fato de tornar possível impedir que o vento ataque a junção e arranque a tira, sendo simultaneamente possível impedir o ingresso de sujidade, água ou outros agentes na junção, degradando a fixação das tiras na pá. Desta forma, é assegurado que as tiras fiquem no lugar e mantenham sua função durante um longo tempo preferencialmente durante todo o tempo de vida útil da pá de turbina eólica.

Deverá ser enfatizado que o termo "tira" significa qualquer tipo de material de grande comprimento, isto é, qualquer coisa desde uma placa curta alongada até uma fita muito longa.

Adicionalmente, deverá ser enfatizado que a expressão "área de junção" significa a área em e circundando a região em que o perímetro da tira contata ou topeja a superfície da pá. Em outras palavras, a área de junção é o entalhe mais ou menos visível entre a tira e a superfície da pá e o ambiente imediatamente circundante.

Em um aspecto da invenção, as referidas uma ou mais tiras geradoras de turbulência são dispostas sobre uma seção externa da referida pá de turbina eólica na direção da ponta da pá.

A emissão de ruído de uma pá de turbina eólica aumenta quando a velocidade de rotação da pá aumenta; e a velocidade da pá, relativamente ao ar circundante, aumenta na direção da ponta da pá. É portanto vantajoso colocar as tiras geradoras de turbulência em uma seção externa da pá com relação à emissão de ruído.

Adicionalmente, o ouvido humano é particularmente sensível ao ruído em uma banda de freqüência estreita. A provisão da pá com tiras geradoras de turbulência na proximidade da ponta da pá amplia a banda de freqüência em que o ruído é emitido, tornando o mesmo menos irritante para o ouvido humano.

Ainda adicionalmente, as tiras geradoras de turbulência podem transformar uma parte da freqüência dos ruídos gerados, e quando são dispostas sobre a seção externa da pá, pelo menos uma parte do ruído pode ser transformado de baixa freqüência para alta freqüência. Isto é vantajoso devido ao fato de o ar poder absorver os ruídos de alta freqüência com muito mais eficiência que os ruídos de baixa freqüência, e dessa forma é reduzida a emissão de ruído em geral da pá e portanto da turbina eólica em que a pá é montada, conforme o ruído é percebido pelo ouvido humano.

Porém., conforme foi anteriormente explicado, a velocidade do vento aumenta na direção da ponta da pá, dessa forma aumentando consideravelmente o risco de as tiras geradoras de turbulência serem arrancadas da superfície da pá. É portanto particularmente vantajoso cobrir a área de junção entre as tiras geradoras de turbulência e a superfície da pá com meios de vedação, se as tiras forem dispostas sobre a parte externa da pá.

Reduzindo a emissão de ruído das pás torna-se possível, por exemplo, erguer turbinas eólicas em localizações mais próximas de áreas residenciais ou manter uma operação normal da turbina eólica mesmo durante a noite, quando em algumas áreas é necessário reduzir a velocidade de rotação e portanto a potência produzida para dessa forma ser obtida uma redução de emissão de ruído.

Em um aspecto da invenção, a referida seção externa situa-se em uma faixa de 60% até 100% da extensão da referida pá, por exemplo, a terça parte mais externa da referida pá de turbina eólica.

A presente faixa proporciona uma disposição vantajosa dos meios geradores de turbulência com relação à emissão de ruído.

Em um aspecto da invenção, a referida seção externa é subdividida em duas ou mais subseções, e as referidas tiras geradoras de turbulência são substancialmente uniformes dentro de cada uma das referidas subseções.

Tornar as tiras geradoras de turbulência uniformes é vantajoso em termos de produção, já que as mesmas podem ser produzidas em massa, com conseqüente redução considerável do custo das tiras geradoras de turbulência individuais. Porém para reduzir eficientemente a emissão de ruído da pá, poderá ser vantajoso variar o aspecto ou a dimensão das tiras geradoras de turbulência através da seção da pá em que as mesmas são distribuídas. Subdividindo-se a seção externa em duas ou mais subseções em que as tiras geradoras de turbulência são substancialmente uniformes é obtida uma relação vantajosa entre custos de fabricação e redução de emissão de ruídos.

Em um aspecto da invenção, as referidas tiras geradoras de turbulência compreendem uma base, e um ou mais meios geradores de turbulência estendendo-se

substancialmente perpendicularmente a partir de uma superfície de topo da referida base.

A provisão das tiras geradoras de turbulência com uma base permite obter uma grande área para fixação firme das tiras à pá e a provisão dos meios geradores de turbulência estendendo-se substancialmente perpendicularmente a partir de uma superfície de topo da base é vantajosa devido ao fato de assegurar que os meios geradores de turbulência mantenham sua posição desejada sobre a pá. Adicionalmente, o perímetro da base proporciona uma posição uniforme e portanto vantajosa de vedação da área de junção.

Adicionalmente esta construção permite que uma base possa ser provida com vários meios geradores de turbulência, dessa forma simplificando a fabricação e o processo de montagem quando é necessário acoplar muitos meios geradores de turbulência a uma pá.

Em um aspecto da invenção, a referida base tem uma extensão longitudinal de entre 10 e 4 000 mm, preferencialmente entre 50 e 1000 mm e mais preferencialmente entre 100 e 500 mm.

Se as tiras forem excessivamente curtas, as tiras tornam-se relativamente difíceis e demoradas, para montar e se forem excessivamente longas o processo de fabricação torna-se excessivamente dispendioso e as tiras tornam-se difíceis de manusear durante a montagem sobre a pá. As presentes faixas de extensão proporcionam portanto uma relação vantajosa entre preço e facilidade de manuseio.

Adicionalmente, se as tiras forem excessivamente longas, poderá ser difícil aplicar o agente de vedação em um fluxo de trabalho e se as tiras forem excessivamente curtas a extensão total de margens devendo ser seladas será drasticamente aumentada. As presentes faixas de extensão proporcionam portanto igualmente uma relação vantajosa relativamente à aplicação do agente de vedação.

Em um aspecto da invenção, a altura da referida base é reduzida ao longo de pelo menos uma parte da borda da referida base, isto é, a borda ou bordas é/são arredondada (s),, chanfrada (s) ou similar.

A redução da altura da base nas bordas é vantajosa devido ao fato de tornar possível a obtenção de uma forma aerodinâmica vantajosa, permitindo que o vento seja conduzido sobre a base e dessa forma pressione a base na direção da pá. Adicionalmente, uma borda arredondada ou chanfrada proporciona uma borda vantajosa com relação à vedação.

Em um aspecto da invenção, as extremidades das referidas uma ou mais tiras geradoras de turbulência compreendem uma ou mais áreas arredondadas quando observadas em uma vista de topo.

Se as tiras geradoras de turbulência tivessem cantos vivos o esforço aplicado à tira poderia ser concentrado em um canto e dessa forma aumentar o risco de a tira ser arrancada da pá. Arredondando-se os cantos ou extremidades da tira, o esforço é distribuído mais uniformement e.

Em um aspecto da invenção, as referidas tiras geradoras de turbulência são dispostas em uma faixa entre 5% e 85%, preferencialmente entre 10% e 75% e mais preferencialmente entre 15% e 60% do comprimento de corda ("Chord Length") (C), desde a referida borda de ataque da referida pá de turbina eólica.

A presente faixa proporciona uma disposição vantajosa dos meios geradores de turbulência com relação à emissão de ruído, porém constitui também aproximadamente a área da superfície da pá em que a velocidade do vento é mais elevada. É portanto vantajoso vedar a junção entre a tira geradora de turbulência e a superfície da pá se a tira for disposta na área. especificada. Em um aspecto da invenção, as referidas tiras geradoras de turbulência são acopladas à referida superfície da referida pá de turbina eólica por meio de um adesivo.

É vantajoso acoplar as tiras geradoras de turbulência à superfície da pá por meio de adesivos tais como um adesivo sensível à pressão baseada em acrílico, devido ao fato de este tipo de adesivo proporcionar uma forma eficiente, simples e econômica de acoplamento das tiras.

Adicionalmente, mediante acoplamento da tira com utilização de adesivo, torna-se possível acoplar a tira ao longo de sua superfície do fundo inteira. Isto é vantajoso devido ao fato de impedir que a tira vibre com o vento., o que poderia danificar uma junção vedada.

Em um aspecto da invenção, a referida pá de turbina eólica é uma pá de turbina eólica com passo controlado compreendendo pelo menos uma unidade de controle de passo.

É vantajoso prover uma pá 'de turbina eólica de passo controlado com tiras geradoras de turbulência, visto tornar possível otimizar continuamente o ângulo de ataque das pás com relação à saída de potência e à emissão de ruídos.

Em um aspecto da invenção, as referidas tiras geradoras de turbulência compreendem geradores de vórtice.

A utilização de geradores de vórtice como meio de prevenção ou minimização de estol é bem conhecida na técnica de fabricação de pás de turbinas eólicas, asas de aeronaves e outras. Uma quantidade de questões referentes a métodos de produção, métodos de fixação e outros já foram resolvidas, sendo portanto vantajoso utilizar essa experiência na fabricação de tiras geradoras de turbulência.

As turbinas eólicas produzem ruído quando as pás rodam através do ar. É portanto igualmente vantajoso prover as pás com geradores de vórtice para funcionarem como meios de redução de ruído de fluxo de ar, apesar de isso poder implicar um aumento de arrasto e portanto implicar um decréscimo marginal de eficiência das turbinas eólicas.

Em um aspecto da invenção, o referido meio de vedação compreende um agente de vedação de poliuretano de dois componentes.

A utilização de meios de vedação na forma de um agente de vedação de poliuretano de dois componentes, por exemplo baseado em HDI (Diisocianato de Hexametileno), tal como o produto Edge Sealer ES2000 da empresa 3M é vantajosa, devido ao fato de este tipo de agente de vedação ser particularmente adequado para vedar tiras geradoras de turbulência em pás de turbinas eólicas, pelo fato de possuir as qualidades de ser resistente à radiação UV, ser durável, ter excelentes qualidades de aderência a quase qualquer material e particularmente a revestimentos de gel de epóxi ("epoxy gel coat") ou tinta de poliuretano, que na maioria dos casos cobrem as pás, e aderência a poliuretano termoplástico do qual as tiras podem ser vantajosamente fabricadas. Adicionalmente, este tipo de agente de vedação pode ser tornado transparente, o que constitui uma vantagem tanto em termos práticos quanto estéticos.

A invenção proporciona adicionalmente uma turbina eólica de passo controlado compreendendo pelo menos duas pás de turbina eólica com controle de passo e meios de controle de passo para ajuste do passo das pás. A turbina eólica de passo controlado é caracterizada por as pás compreenderem uma ou mais tiras geradoras de turbulência, em que pelo menos uma área de junção entre as tiras geradoras de turbulência e uma superfície das pás é totalmente ou parcialmente coberta por meios de vedação.

É desta forma obtido um aparelho vantajoso de acordo com a invenção.

Em um aspecto da invenção, as referidas uma ou mais tiras geradoras de turbulência são dispostas sobre uma seção externa das referidas pás de turbina eólica na direção da ponta da pá, com a referida seção externa situando-se em uma faixa de 60% até 100% da extensão da referida pá, por exemplo, a terça parte mais externa da referida pá de turbina eólica.

Em um aspecto da invenção, a referida turbina eólica é uma turbina eólica de passo controlado com velocidade variável.

As velocidades de rotação variáveis produzem ruído variável em níveis variáveis o que pode ser particularmente irritante para o ouvido humano. É portanto vantajoso reduzir a emissão sonora mediante utilização de tiras geradoras de turbulência nas pás de urna turbina eólica de passo controlado com velocidade variável.

Figuras

A invenção será descrita a seguir com referência às figuras, nas quais

a Fig. 1 ilustra uma turbina eólica moderna de grande porte vista de frente,

a Fig. 2 ilustra uma pá de turbina eólica, vista de frente,

a Fig. 3 ilustra um corte transversal de uma pá de

turbina eólica, vista a partir da raiz da pá,

a Fig. 4 ilustra uma configuração de uma tira geradora de turbulência vista de frente,

a Fig. 5 ilustra a mesma configuração de uma tira geradora de turbulência conforme ilustrada na Fig. 4, vista do topo,

a Fig. 6 ilustra uma parte de um corte transversal de uma pá de turbina eólica compreendendo uma tira geradora de turbulência., vista a partir da raiz da pá, e

a Fig. 7 ilustra uma vista aproximada de uma área de junção de uma tira e uma superfície de

pá, observada a partir da raiz da pá. Descrição detalhada

A Fig. 1 ilustra uma turbina eólica moderna 1, compreendendo uma torre 2 e uma nacela 3 de turbina eólica posicionada no topo da torre 2. 0 rotor 4 da turbina eólica, compreendendo três pás 5 de turbina eólica, é acoplado à nacela 3 através do eixo de baixa velocidade que se estende para fora da parte frontal da nacela 3.

A Fig. 2 ilustra uma pá 5 de turbina eólica para uma turbina eólica de passo controlado 1, observada a partir do lado frontal/de pressão 14. A pá 5 de turbina eólica compreende uma borda de ataque 6, uma borda traseira 7, uma ponta 8 e uma raiz 9. Uma pá 5 de turbina eólica conhecida na técnica é tipicamente feita de um compósito de resina e fibra de vidro reforçado com fibra de carbono, madeira reforçada com fibra de carbono ou uma combinação das mesmas.

O comprimento da pá 5 é indicado pela notação BL.

Na raiz 9 a pá 5 é provida com uma unidade 16 de controle de passo que pode compreender rolamentos, uma roda de engrenagem, meios para ajuste de passo da pá 5 e/ou meios para acoplamento dos meios de ajuste de passo da pá 5.

Durante a operação normal de uma turbina eólica 1 as pás 5 são feitas rodar relativamente ao plano do rotor. O vento em chegada é aproximadamente ortogonal com relação ao plano do rotor, porém devido ao fato de as pás 5 se encontrarem em movimento, os valores efetivos de ângulo e velocidade do vento em chegada (isto é, correspondendo a pás paradas) depende da velocidade de rotação da pá 5. 0 ângulo efetivo é normalmente referido como ângulo de ataque.

Idealmente, o ângulo de ataque será de cerca de 3o até 8o, porém quando as velocidades do vento se tornam muito altas as pás 5 têm seu passo ajustado a favor do vento para proteção da turbina eólica 1.

A notação OS indica a seção externa da pá 5 nesta configuração da invenção, e a seção externa OS nesta configuração é adicionalmente subdividida em subseções 1, 2 e 3 SSl, SS2, SS3. Em uma outra configuração da invenção a seção externa OS pode ser subdividida em um outro número de subseções, por exemplo, duas ou quatro subseções com comprimento idêntico ou variado. A seção externa OS constitui aproximadamente 4 0% da extensão BL da pá nesta configuração da invenção, isto é, estende-se desde aproximadamente 60% da extensão BL da pá até 100% da extensão BL da pá, conforme medida a partir da raiz 9.

As tiras 10 geradoras de turbúlência, que serão descritas mais detalhadamente com referência às Figs. 4 e 5, são nesta configuração da invenção posicionadas na seção externa OS a intervalos regulares, porém em uma outra configuração da invenção as tiras 10 geradoras de turbulência podem ser posicionadas com distâncias variáveis entre tiras 10 adjacentes. Em uma outra configuração da invenção os meios 10 de geração de turbulência podem igualmente ser posicionados em mais de uma fileira, por exemplo em duas ou três fileiras. Em uma configuração preferencial da invenção, o meio-metro mais externo da pá 5, isto é, o último meio—metro da pá 5 mais próximo da ponta 8 não é provido com tiras 10 geradoras de turbulência.

Nesta configuração da invenção, as tiras 10 geradoras de turbulência dispostas na subseção 1 SSl são substancialmente uniformes e os meios 18 geradores de turbulência sobre as tiras 10 são menores que os meios 18 geradores de turbulência sobre as tiras 10 dispostas na subseção 2 SS2, que são por sua vez menores que os meios 18 geradores de turbulência sobre as tiras 10 dispostas na subseção 3 SS3. Em uma configuração preferencial, o tamanho dos meios 18 geradores de turbulência dependerá do comprimento de corda C da pá 5 tornando substancialmente todos os meios 18 geradores de turbulência de tamanho variável, porém devido ao fato de que isto tornaria os meios 18 geradores de turbulência relativamente dispendiosos e difíceis de fabricar e montar, as tiras 10 dentro de cada subseção SSl, SS2, SS3 são substancialmente idênticas porém diferentes das tiras 10 nas outras subseções SSl, SS2, SS3.

A Fig. 3 ilustra um corte transversal de uma pá 5 de turbina eólica, conforme observada a partir da raiz 9 da pá 5. A pá 5 compreende um lado 13 de sucção/sotavento, um lado de pressão 14, uma borda de ataque 6 e uma borda traseira 7. O comprimento de corda da pá 5 é ilustrado com a notação C e constitui a distância entre a borda de ataque 6 è a borda traseira 7.

Nesta configuração da invenção, uma tira 10 geradora de turbulência é disposta no lado de sotavento 13 da pá 5 a uma distância de aproximadamente 20% do comprimento de corda C relativamente à borda traseira 6.

Nesta configuração da invenção as tiras 10 geradoras de turbulência são posicionadas sobre a pá 5 em uma linha reta, porém em uma outra configuração da invenção elas podem ser posicionadas dentro de uma faixa fixa ou variável de distância relativamente à borda de ataque 6 ou à borda traseira 7 da pá 5.

A Fig. 4 ilustra uma configuração de uma tira 10 geradora de turbulência observada de frente. Nesta configuração a tira 10 geradora de turbulência compreende meios 18 de geração de turbulência na forma de oito abas 15 estendendo-se substancialmente perpendicularmente a uma superfície de topo 19 de uma base 11. Em uma outra configuração a tira 10 pode compreender um outro número de abas 15 ou cada tira 10 pode compreender somente uma ou duas abas 15 por base 11 individual.

Se a tira 10 ou pelo menos a base 11 for feita de um material relativamente inflexível a base 11 pode, durante sua produção, ser feita conformada ao formato da superfície da pá 5 onde será acoplada. Desta forma a tira 10 não estará sujeita a uma tensão interna desnecessária como estaria se tivesse que ser forçada para se ajustar à superfície.

A superfície do fundo 20 da base 11 pode ser acoplada à superfície de uma pá 5 de turbina eólica por meio de parafusos auto-atarraxantes, parafusos e porcas, rebites, soldadura ou outro meio de fixação adequado, porém em uma configuração preferencial da invenção a tira 10 é acoplada à superfície da pá 5 mediante utilização de meios adesivos, por exemplo na forma de um filme adesivo aplicado à superfície de fundo 20 da base 11 inteira ou a partes da superfície de fundo 20, que serão então cobertas por uma tira do tipo destacável (não ilustrada) para proteger o filme adesivo e manter suas qualidades adesivas até a tira 10 ser acoplada à pá 5. O filme adesivo poderá ser, em uma configuração preferencial da invenção, um Adesivo Sensível à Pressão ("Pressure Sensitive Adhesive" - PSA) baseado em acrílico. Os adesivos à base de acrílico são conhecidos por sua excelente resistência à umidade, radiação UV e variações de temperatura, tornando estes tipos de adesivo muito duráveis mesmo em pás 5 de turbinas eólicas.

A provisão do adesivo na forma de um filme é vantajosa relativamente a um adesivo líquido, pelo fato de um filme gerar adesão imediatamente ao entrar em contato com a superfície da pá 5. Não são portanto necessários quaisquer acessórios de fixação.

Nesta configuração da invenção as abas 15 são formadas integralmente com a base 11, por exemplo, mediante conformação em um molde durante um processo de moldagem por injeção, porém em uma outra configuração as abas 15 podem consistir em placas individuais acopladas à superfície de topo 19 da base 11 mediante utilização de meios adesivos, soldadura, parafusos auto-atarraxantes, parafusos e porcas ou outros meios.

A tira 10 geradora de turbulência inteira é preferencialmente feita de Poliuretano-Poliéter Termoplástico (TPU) porém era uma outra configuração a tira 10 pode igualmente ser feita de Tereftalato de Polibutileno (PBT), Tereftalato de Polietileno (PET), Polietileno (LDPE), madeira, metal tal como alumínio ou aço inoxidável, um outro tipo de plástico ou o mesmo tipo de material de que a pá 5 é feita ou de qualquer outro material adequado para fabricação de tiras 10 geradoras de turbulência, ou a tira 10 pode ser feita de uma combinação de diferentes materiais, por exemplo, TPU cobrindo uma matriz metálica ou abas metálicas 15 estendendo-se a partir de uma base 11 de TPU.

As tiras 10 geradoras de turbulência podem ser tornadas transparentes por motivos estéticos, porém para aperfeiçoamento das propriedades de resistência ambiental dos materiais, podem ser adicionados ao TPU diversos aditivos. Pode ser adicionado Negro-de-Fumo para funcionar como agente de absorção de UV, porém devido ao fato de as tiras 10 serem desta forma tornadas negras, o que é indesejável por motivos estéticos, o material de TPU é colorido no tora cinza nesta configuração e recebe a adição de estabilizadores de UV na forma de Estabilizadores de Luz de Amina Impedida (Hindered Amine Light Stabilizers" HALS). Em uma outra configuração da invenção o material pode ter uma outra cor ou a tira 10 pode ser pintada antes ou após ser montada na pá 5.

A Fig. 5 ilustra a mesma configuração de uma tira 10 geradora de turbulência conforme ilustrada na Fig. 4, vista do topo. Nesta configuração a base 11 da tira 10 compreende áreas arredondadas 21 nas extremidades 17 da tira 10, em que as extremidades 17 têm formas de semicirculos. Em uma outra configuração as extremidades 17 podem compreender áreas arredondas 21 com outra forma, por exemplo, se um ou mais dos cantos for mais ou menos arredondado ou se somente os dois cantos que ficam de face para o vento forem arredondados.

Nesta configuração a tira 10 tem um comprimento longitudinal LS de aproximadamente 217 mm porém em uma outra configuração a tira 10 pode ter um comprimento LS de entre 10 e 4000 mm, preferencialmente entre 50 e 1000 mm e mais preferencialmente entre 100 e 500 mm ou atira 10 pode ser formada como uma base 11 compreendendo somente um ou dois meios 18 de geração de turbulência tornando o comprimento longitudinal LS da tira 10 muito reduzido.

Nesta configuração a tira 10 é substancialmente reta em sua extensão longitudinal LS porém em uma outra configuração a tira 10 pode ser curva, pode ter uma forma em ziguezague ou outra.

As setas na frente do meio 10 de geração de turbulência ilustram a direção do fluxo de ar durante uma operação normal, quando o meio 10 gerador de turbulência se encontra montado sobre uma pá 5 de turbina eólica. Conforme se encontra ilustrado pelo ângulo A, os meios 18 de geração de turbulência são posicionados formando um ângulo de aproximadamente 16° e -16° relativamente à direção do fluxo de ar. Em uma outra configuração da invenção as abas 15 podem ser posicionadas em um outro ângulo relativamente à direção do fluxo de ar ou as abas 15 podem ser paralelas à direção do fluxo de ar.

Nesta configuração da invenção todos os meios 18 geradores de turbulência têm as mesmas dimensões e forma conforme observados do topo, porém em uma outra configuração tanto o tamanho quanto a forma podem variar de principio a fim da extensão LS da tira.10.

A Fig. 6 ilustra uma parte de um corte transversal de uma pá 5 de turbina eólica compreendendo uma tira 10 geradora de turbulência, conforme observada a partir da raiz da pá 5.

Nesta configuração da invenção as abas 15 do meio de geração de turbulência são triangulares, tornando as abas 15 mais altas na parte de trás. Em uma outra configuração da invenção as abas 15 podem ser conformadas como parte de um circulo ou um cone, com uma forma de barbatana de tubarão, uma forma retangular ou qualquer outra forma adequada para gerar turbulência.

Conforme se encontra ilustrado a superfície da pá 5 é levemente curva no local em que a tira 10 é montada. A tira 10 é portanto fabricada com esta curva adquirida para assegurar que as bordas 12 da base 11 fiquem dispostas em topejamento contra a superfície da pá 5.

Nesta configuração as bordas 12 da tira 10 são arredondadas ou pelo menos a altura H da base 11 é reduzida na direção das bordas 12 em ambos os lados da tira 10 porém em uma outra configuração somente a borda 12 disposta de face para o vento será arredondada.

A área de junção 22 em toda a extensão ao longo do perímetro inteiro da base 11 é provida nesta configuração com meios de vedação 23 na forma de um agente de vedação que suaviza a transição entre a tira 10 e a pá, tornando a mesma mais vantajosa aerodinamicamente e protegendo o entalhe contra ingresso de água ou sujidade. Adicionalmente, se o perímetro inteiro da base 11 for vedado, será possível assegurar que o adesivo que acopla a superfície do fundo 20 da base 11 à superfície da pá 5 seja totalmente protegida contra interações com o ambiente circundante, dessa forma prolongando-se o tempo de vida útil do agente adesivo.

Em uma outra configuração da invenção, somente a borda 12 disposta de face para o vento será vedada.

A Fig. 7 ilustra uma vista aproximada de uma área de junção 22 de uma tira 10 e uma superfície de pá, conforme observada a partir da raiz da pá 5.

Nesta configuração da invenção a espessura da camada de agente de vedação 23 não é constante quando observada em corte transversal. A figura mostra que a camada de agente de vedação 23 é mais espessa imediatamente sobre a junção e torna-se depois gradualmente mais fina na direção de ambos os lados. É desta forma criada uma transição suave entre a superfície da pá 5 e a borda 12 da tira 10, assegurando-se que o vento não possa arrancar a tira 10 da pá 5.

Nesta configuração da invenção, o agente de vedação 23 é um poliuretano de dois componentes baseado em HDI (Diisocianato de Hexametileno), na forma do produto Edge Sealer ES2000 da empresa 3M, porém em uma outra configuração o agente de vedação 23 pode igualmente ser feito de poliuretanos de componente único, silicones, acrílico, polímero MS ou outros materiais ou compostos desde que o agente de vedação 23 tenha as qualidades de ser durável no ambiente em que será utilizado, e desde que seja fácil de aplicar e relativamente pouco dispendioso. Adicionalmente, o agente de vedação 23 terá que ter uma secagem relativamente rápida para assegurar uma aplicação eficiente do agente de vedação. Por exemplo, o Edge Sealer ES2000 fica tão seco que a superfície livre não tem substancialmente nenhuma aderência após aproximadamente uma hora e meia (1,5 horas) a 20° Celsius, que é uma quantidade de tempo muito apropriada, já que se o agente de vedação 23 secar com rapidez excessiva ele poderá ser difícil de aplicar satisfatoriamente, e se secar muito lentamente poderá aumentar o tempo de fabricação e aplicação.

A invenção foi exemplificada acima com referência a exemplos específicos de pás 5 de turbina eólica, tiras 10 de geração de turbulência e meios de vedação 23. Entretanto, deverá ser entendido que a invenção não é limitada aos exemplos específicos descritos acima e poderá ser projetada e alterada em muitas variações dentro do escopo da invenção conforme especificado nas reivindicações. Lista

1. Turbina eólica

2. Torre

3. Nacela

4. Rotor

5. Pá

6. Borda de ataque

7. Borda traseira

8. Ponta

9. Raiz

10. Tira geradora de turbulência

11. Base de tira geradora de turbulência

12. Borda de tira geradora de turbulência

13. Lado de sotavento

14. Lado de pressão

15. Aba

16. Unidade de controle de passo

17. Extremidades da tira

18. Meio de geração de turbulência

19. Superfície de topo da base

20. Superfície de fundo da base

21. Área arredondada da tira

22. Área de junção

23. Meio de vedação

OS. Seção externa

C. Comprimento de corda

A. Ângulo de meio gerador de turbulência 551. Subseção 1

552. Subseção 2

553. Subseção 3

BL. Comprimento da pá

LS. Extensão longitudinal da base

H. Altura da base

Claims

1. PÁ DE TURBINA EÓLICA, compreendendo uma ou mais tiras (10) geradoras de turbulência, as referidas tiras (10) sendo dispostas sobre uma superfície da referida pá (5) caracterizada por pelo menos uma área de junção (22) das referidas tiras (10) geradoras de turbulência e referida superfície da referida pá (5) ser totalmente ou parcialmente coberta por meios de vedação (23).

2. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as referidas uma ou mais tiras (10) geradoras de turbulência serem dispostas sobre uma seção externa (OS) da referida pá (5) de turbina eólica na direção da ponta (8) da pá.

3. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada por a referida seção externa (OS) corresponder a uma faixa de 60% até 100% da extensão (BL) da referida pá (5), por exemplo, a terça parte mais externa da referida pá (5) de turbina eólica.

4. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 e 3, caracterizada por a referida seção externa (OS) ser subdividida em duas ou mais subseções (por exemplo, SSlr SS2, SS3), e as referidas tiras (10) geradoras de turbulência serem substancialmente .uniformes dentro de cada uma das referidas subseções.

5. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada por as referidas tiras (10) geradoras de turbulência compreenderem uma base (11) e em que um ou mais meios (18) geradores de turbulência se estendem substancialmente perpendicularmente a partir de uma superfície de topo (19) da referida base (11).

6. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por a referida base (11) ter uma extensão longitudinal (LS) de entre 10 e 4 000 mm, preferencialmente entre 50 e 1000 mm e mais preferencialmente entre 100 e 500 mm.

7. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 e 6, caracterizada por a altura (H) da referida base (11) ser reduzida ao longo de pelo menos uma parte da borda (12) da referida base (11), isto é, a borda ou bordas (12) é/são arredondada(s), chanfrada(s) ou similar.

8. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada por as extremidades (17) das referidas uma ou mais tiras (10) geradoras de turbulência compreenderem uma ou mais áreas arredondadas (21) quando observadas em uma vista de topo.

9. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada por as referidas tiras (10) geradoras de turbulência serem dispostas em uma faixa de entre 5% e 85%, preferencialmente entre 10% e 75% e mais preferencialmente entre 15 e 60% da extensão de corda (C), de distância relativamente à referida borda de ataque (6) da referida pá (5) de turbina eólica.

10. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada por a referida pá (5) de turbina eólica ser uma pá (5) de turbina eólica de passo controlado compreendendo pelo menos uma unidade (16) de controle de passo.

11. Pá (5) de turbina eólica, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada por as referidas tiras (10) geradoras de turbulência compreenderem geradores de vórtice (18).

12. PÁ DE TURBINA EÓLICA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada por os referidos meios de vedação (23) compreenderem um agente de vedação de poliuretano de dois componentes.

13. TURBINA EÓLICA DE PASSO CONTROLADO, compreendendo pelo menos duas pás (5) de turbina eólica de passo controlado e meios de controle de passo para ajuste do passo das referidas pás (5) caracterizada por as referidas pás (5) compreenderem uma ou mais tiras (10) geradoras de turbulência em que pelo menos uma área de junção (22) das referidas tiras (10) geradoras de turbulência com a superfície das referidas pás (5) é totalmente ou parcialmente coberta por meios de vedação (23) .

14. Turbina eólica (1) de passo controlado, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada por as referidas uma ou mais tiras (10) geradoras de turbulência serem dispostas sobre uma seção externa (OS) das referidas pás (5) de turbina eólica na direção da ponta (8) da pá, em que a referida seção externa (OS) tem uma extensão em uma faixa de 60% até 100% da extensão (BL) da referida pá (5) , por exemplo, a terça parte mais externa da referida pá (5) de turbina eólica.

15. Turbina eólica (1) de passo controlado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 e 15, caracterizada por a referida turbina eólica (1) ser uma turbina eólica (1) de passo controlado de velocidade variável.