ES2363615B2 - Pala para aerogeneradores - Google Patents

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ES2363615B2 ES200800580A ES200800580A ES2363615B2 ES 2363615 B2 ES2363615 B2 ES 2363615B2 ES 200800580 A ES200800580 A ES 200800580A ES 200800580 A ES200800580 A ES 200800580A ES 2363615 B2 ES2363615 B2 ES 2363615B2
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    • F03D—WIND MOTORS
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Abstract

Pala para aerogeneradores que se extiende desde una raíz (1) donde la pala está unida a un rotor, hasta una punta (2). La pala tiene elementos de fijación para montar de forma reemplazable la punta (2) en un extremo (3) de la pala opuesto a la raíz. La punta (2) tiene las siguientes características: longitud L, 0?1m <= L <= 0'6m, volumen inferior a 0,03 m{sup,3}; es aerodinámica y tiene una serie de tolerancias geométricas: cuerda: +-0.3mm; espesor de perfil: +-0.2mm; espesor de borde de salida: +-0.1mm; torsión: +-0.05º; tiene un espesor E y una cuerda C, E > 14%C; es de material mecanizable.

Description

Pala para aerogeneradores.
Campo de la invención
La invención se refiere a palas para aerogeneradores que incorporan una punta de pala aerodinámica para disminuir ruido aerodinámico.
Antecedentes de la invención
El ruido aerodinámico generado por las palas de los aerogeneradores puede clasificarse de acuerdo con el siguiente criterio:
-
Ruido de capa límite turbulenta en el borde de salida: se origina por un déficit fluctuante de presión entre el lado de presión y el lado de succión cuando el flujo llega al borde de salida. La frecuencia es de banda ancha y está relacionada con parámetros de la capa límite (típicamente de 100 Hz a 10000 Hz, más presente a frecuencias medias alrededor de 1000 Hz).
-
Ruido de punta: se origina por la turbulencia en el vórtice de la punta. La frecuencia es de banda ancha y está relacionada con el diámetro del vórtice de la punta (típicamente entre 1000 Hz y 8000 Hz).
-
Ruido de entrada en pérdida: se origina por las fluctuaciones de presión en las áreas de separación de flujo, presentes a menudo a altos ángulos de ataque. La frecuencia es de banda ancha y está relacionada con la extensión del área de entrada en pérdida (típicamente entre 20 Hz y 1000 Hz).
-
Ruido de vórtices de la capa límite laminar: se origina por las inestabilidades en el lado de presión de la capa límite causando la formación de vórtices. La frecuencia es tonal y está relacionada con el espesor de la capa límite en el lado de presión (típicamente entre 1000 Hz y 4000 Hz).
-
Ruido de borde de salida romo: se origina en la pequeña zona de separación de flujo detrás de un borde de salida romo que causa la formación de vórtices (bien conocida como formación de vórtices de von Karman). La frecuencia es tonal y está relacionada con el espesor del borde de salida (típicamente entre 1000 Hz y 4000 Hz).
-
Ruido de flujo sobre orificios, cortes, intrusiones: se origina por flujos inestables y por la formación de vórtices. La frecuencia es tonal y está relacionada con la dimensión de los elementos distorsionadores del flujo (típicamente entre 1000 Hz y 10000 Hz).
La pala objeto de la invención ayuda a disminuir el ruido aerodinámico producido durante el funcionamiento del aerogenerador.
ES2161196 muestra una instalación de pararrayos para aerogeneradores que comprende un casquete de aluminio en el extremo de cada pala, un perfil de aluminio en el borde de cada pala y un conductor paralelo al mástil de la pala para que el perfil y el conductor deriven de forma paralela un rayo.
WO2005031158 muestra una pala para aerogeneradores que comprende medios de protección para rayos. Al menos una sección de la punta de la pala es de metal y forma parte de los medios de protección.
Descripción de la invención
Un aspecto de la invención se refiere a una pala para aerogeneradores que se extiende desde una raíz donde la pala está unida a un rotor, hasta una punta. La punta de la pala de la invención permite lograr unas tolerancias geométricas en esta zona crítica ele la pala que no pueden alcanzarse medianía los diseños habituales de pala; normalmente, las palas se fabrican en fibra de carbono, y la punta de pala de la invención permite conseguir unos espesores que no se pueden dar con fibra de carbono. Este control dimensional conlleva que la dispersión en el ruido generado en la punta de pala, que es de ±1 dB en las palas convencionales, puede reducirse a ±0’5 dB en las palas de la invención. La pala:
comprende medios de fijación para montar de forma reemplazable la punta en un extremo de la pala opuesto a la raíz;
la punta:
tiene una longitud L, 0’1 m ≤L ≤0’6 m;
tiene un volumen suficiente para conseguir las tolerancias requeridas que permitan solucionar los problemas de ruido, típicamente el volumen es inferior a 0,03 m3;
es aerodinámica y tiene una pluralidad de tolerancias geométricas comprendidas entre: cuerda: ±0.3 mm; espesor de perfil: ±0.2 mm; espesor de borde de salida: ±0.1 mm; torsión: ±0.05º;
tiene un espesor E y una cuerda C, E > 14% C; es de material mecanizable. Se reflejan a continuación los valores en las tolerancias que se consiguen en las palas convencionales frente a los que permite la presente invención:
Los medios de fijación pueden comprender primeros elementos de fijación y segundos elementos de fijación seleccionados entre: una pluralidad de taladros roscados y tornillos; una pluralidad de lengüetas de solape; una pluralidad de bordes para engatillado; y combinaciones de los mismos; estando los primeros elementos de fijación situados en un componente seleccionado entre, la punta y el extremo, y los segundos elementos de fijación en el componente conjugado para constituir la fijación entre ambos componentes. La pala puede además comprender: un borde de salida de la pala de material metálico desde la raíz hasta la punta.
En la pala de la invención, al menos un elemento seleccionado entre la punta y el borde de salida, puede además comprender medios de drenaje constituidos por al menos un taladro pasante desde una cavidad interior hasta una superficie exterior, siendo la superficie exterior continua.
Adicionalmente, en la pala de la invención, al menos un elemento seleccionado entre la punta y el borde de salida puede además comprender medios de balizamiento constituidos por un alojamiento provisto de una fuente luminosa recubierta por una carcasa enrasada con la superficie exterior.
Por otro lado, al menos un elemento seleccionado entre la punta y el borde de salida puede ser de un material adicionado con partículas conductoras configuradas para derivar una descarga de un rayo a un sistema de transmisión de rayo incluido en la pala, teniendo la punta junto con el borde de salida un peso inferior a 90 kg.
El borde de salida puede comprender una pluralidad de tramos unidos uno a continuación de otro, configurados para ser desmontados de manera independiente y para asegurar una conductividad eléctrica desde la punta hasta la raíz.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la Invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La Figura 1 es una vista lateral de un aerogenerador que muestra la pala de la invención. Las Figuras 2A, 2B, 2C muestran distintos medios de fijación de la punta al extremo. La Figura 3 muestra una punta de pala y un borde de salida.
Descripción de una realización preferida de la invención
Una realización de la invención se refiere a una pala para aerogeneradores que se extiende desde una raíz (1) donde
la pala está unida a un rotor, hasta una punta (2). La pala: comprende medios de fijación para montar de forma reemplazable la punta (2) en un extremo (3) de la pala opuesto a la raíz;
la punta (2): tiene una longitud L, 0’1 m ≤L ≤0’6 m; tiene un volumen inferior a 0,03 m3; es aerodinámica y tiene una pluralidad de tolerancias geométricas comprendidas entre:
cuerda: ±0.3 mm; espesor de perfil: ±0.2 mm; espesor de borde de salida: ±0.1 mm; torsión: ±0.05º;
tiene un espesor E y una cuerda C, E > 14% C; es de material mecanizable. Los medios de fijación comprenden primeros elementos de fijación (100, 101, 102) y segundos elementos de
fijación (200, 201, 202) seleccionados entre: una pluralidad de taladros roscados (100) y tornillos (200); una pluralidad de lengüetas de solape (101, 201); una pluralidad de bordes para engatillado (102, 202); y combinaciones de los mismos;
estando los primeros elementos de fijación (100, 101, 102) situados en un componente seleccionado entre la punta
(2) y el extremo (3), y los segundos elementos de fijación (200, 201, 202) en el componente conjugado (3, 2) para constituir la fijación entre ambos componentes.
La pala además comprende:
un borde de salida (4) de la pala de material metálico desde la raíz (1) hasta la punta (2).
En una realización de la invención, al menos un elemento seleccionado entre la punta (2) y el borde de salida (4), además comprende medios de drenaje constituidos por al menos un taladro pasante (22, 32) desde una cavidad interior (20, 30) hasta una superficie exterior (21, 31), siendo la superficie exterior (21, 31) continua.
Adicionalmente, en otra realización de la invención, al menos un elemento seleccionado entre la punta (2) y el borde de salida (4) además comprende medios de balizamiento constituidos por un alojamiento (23, 33) provisto de una fuente luminosa (24, 34) recubierta por una carcasa (25, 35) enrasada con la superficie exterior (21, 31).
En otra realización de la invención, al menos un elemento seleccionado entre la punta (2) y el borde de salida (4) es de un material adicionado con partículas conductoras configuradas para derivar una descarga de un rayo a un sistema de transmisión de rayo incluido en la pala, teniendo la punta (2) junto con el borde de salida (4) un peso inferior a 90 kg.
El borde de salida (4) comprende una pluralidad de tramos unidos uno a continuación de otro, configurados para ser desmontados de manera independiente y para asegurar una conductividad eléctrica desde la punta (2) hasta la raíz (1).

Claims (8)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Una pala para aerogeneradores que se extiende desde una raíz (1) donde la pala está unida a un rotor, hasta una
    punta (2), caracterizada porque: comprende medios de fijación para montar de forma reemplazable la punta (2) en un extremo (3) de la pala opuesto a la raíz;
    la punta (2): tiene una longitud L, 0’1 m ≤L ≤0’6 m; tiene un volumen inferior a 0,03 m3; es aerodinámica y tiene una pluralidad de tolerancias geométricas comprendidas entre:
    cuerda: ±0.3 mm; espesor de perfil: ±0.2 mm; espesor de borde de salida: ±0.1 mm; torsión: ±0.05º;
    tiene un espesor E y una cuerda C, E > 14%C; es de material mecanizable.
  2. 2. La pala de la reivindicación 1 caracterizada porque los medios de fijación comprenden primeros elementos de fijación (100, 101, 102) y segundos elementos de fijación (200, 201, 202) seleccionados entre: una pluralidad de taladros roscados (100) y tornillos (200); una pluralidad de lengüetas de solape (101, 201); una pluralidad de bordes para engatillado (102, 202);
    y combinaciones de los mismos, estando los primeros elementos de fijación (100, 101, 102) situados en un componente seleccionado entre la punta
    (2)
    y el extremo (3), y los segundos elementos de fijación (200, 201, 202) en el componente conjugado (3, 2) para constituir la fijación entre ambos componentes.
  3. 3. La pala de cualquiera de las reivindicaciones 1-2 caracterizada porque además comprende un borde de salida
    (4)
    de la pala de material metálico desde la raíz (1) hasta la punta (2).
  4. 4.
    La pala de cualquiera de la reivindicación 3 caracterizada porque al menos un elemento seleccionado entre la punta (2) y el borde de salida (4), además comprende medios de drenaje constituidos por al menos un taladro pasante (22, 32) desde una cavidad interior (20, 30) hasta una superficie exterior (21, 31), siendo la superficie exterior (21, 31) continua.
  5. 5.
    La pala de cualquiera de las reivindicaciones 3-4 caracterizada porque al menos un elemento seleccionado entre la punta (2) y el borde de salida (4) además comprende medios de balizamiento constituidos por un alojamiento (23, 33) provisto de una fuente luminosa (24, 34) recubierta por una carcasa (25, 35) enrasada con la superficie exterior (21, 31).
  6. 6.
    La pala de cualquiera de las reivindicaciones 3-5 caracterizada porque al menos un elemento seleccionado entre la punta (2) y el borde de salida (4) es de un material adicionado con partículas conductoras configuradas para derivar una descarga de un rayo a un sistema de transmisión de rayo incluido en la pala, teniendo la punta (2) junto con el borde de salida un peso inferior a 90 kg.
  7. 7.
    La pala de la reivindicación 6-7 caracterizada porque el borde de salida (4) comprende una pluralidad de tramos unidos uno a continuación de otro, configurados para ser desmontados de manera independiente y para asegurar una conductividad eléctrica desde la punta (2) hasta la raíz (1).
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200800580
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 28.02.2008
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : F03D1/06 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    US 5320494 A (REINFELDER WILLIAM C ET AL.) 14/06/1994, Todo el documento 1
    A
    US 2006104812 A1 ( KOVALSKY DAVID A ET AL.) 18/05/2006, Todo el documento. 1
    A
    US 2001023907 A1 ( TSUKAHARA TAKANORI ET AL.) 27/09/2001, Resumen. Figuras. 1
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 22.07.2011
    Examinador M. López Carretero Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200800580
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) F03D, B64C Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200800580
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 22.07.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-7 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-7 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200800580
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 5320494 A (REINFELDER WILLIAM C et al.) 14.06.1994
    D02
    US 2006104812 A1 ( KOVALSKY DAVID A et al.) 18.05.2006
    D03
    US 2001023907 A1 ( TSUKAHARA TAKANORI et al.) 27.09.2001
  8. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    La presente solicitud de patente en su reivindicación independiente 1 reivindica una pala para aerogeneradores que se extiende desde una raíz, donde la pala esta unida al rotor, hasta una punta, caracterizada porque comprende medios para montar de una forma reemplazable la punta en un extremo de la pala opuesto a la raíz, y además la punta es aerodinámica
    y: -Tiene una longitud L , 0 1m<=L<=0 6m -Volumen inferior a 0,03m3 -Cuerda: +-0,3mm -Espesor de perfil: +-0,2mm -Espesor de borde de salida +-0,1mm -Torsión: +-0,05º -Tiene un espesor E y una cuerda C, E>14%C -Es de material mecanizable Los documentos citados D01, D02 muestran palas de rotores de helicóptero con puntas reemplazables y con distintos medios de fijación a ésta, que aún sin ser su objetivo la disminución del ruido no presentan las características específicas y tolerancias geométricas reivindicadas en la solicitud. El documento D03 muestra otra forma de disminuir el ruido aerodinámico con una configuración de la punta. Estos documentos muestran el estado general de la técnica y no se consideran de particular relevancia. Por lo tanto se puede considerar que la invención es nueva e implica actividad inventiva tal y como requieren los Arts. 6.1 y 8.1 de la Ley de Patentes 11/86.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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