ES2945577T3 - Procedimiento y dispositivo de ensayo para someter a ensayo palas de rotor - Google Patents

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Kwangtae Ha
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Abstract

La presente invención se refiere a un método para probar una pala de rotor (1) de una turbina eólica, en el que se predefine una distribución de momento de flexión de punto de ajuste. En el método, se proporcionan al menos dos medios activos de introducción de carga, cada uno de los cuales se acopla en un marco de carga (4), en el que el primero (5B) de los al menos dos medios activos de introducción de carga está configurado para introducir carga en una dirección de pivote. de la pala de rotor (1) y un segundo (5A) de los al menos dos medios activos de introducción de carga está configurado para introducir carga en una dirección de impacto de la pala de rotor (1). También se proporciona al menos un medio pasivo de introducción de carga, en el que, para un sistema que comprende la pala del rotor y al menos un medio pasivo de introducción de carga, una frecuencia natural del sistema para la dirección de giro y/o para la dirección de impacto es variada por el al menos un medio pasivo de introducción de carga. Una introducción cíclica de carga se efectúa mediante los al menos dos medios activos de introducción de carga, donde una frecuencia de introducción de carga del primer medio activo de introducción de carga (5B) y una frecuencia de introducción de carga del segundo medio activo de introducción de carga (5A) se seleccionan de manera que la proporción de los mismos sea racional. La invención se refiere además a un dispositivo de prueba para llevar a cabo el método. en el que una frecuencia de introducción de carga del primer medio activo de introducción de carga (5B) y una frecuencia de introducción de carga del segundo medio activo de introducción de carga (5A) se seleccionan de manera que la relación de las mismas sea racional. La invención se refiere además a un dispositivo de prueba para llevar a cabo el método. en el que una frecuencia de introducción de carga del primer medio activo de introducción de carga (5B) y una frecuencia de introducción de carga del segundo medio activo de introducción de carga (5A) se seleccionan de manera que la relación de las mismas sea racional. La invención se refiere además a un dispositivo de prueba para llevar a cabo el método. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y dispositivo de ensayo para someter a ensayo palas de rotor
La invención se refiere a un procedimiento para someter a ensayo palas de rotor y a un dispositivo de ensayo para someter a ensayo palas de rotor.
Las palas de rotor de instalaciones de energía eólica están expuestas a fuertes cargas y desgaste durante su funcionamiento. Un desafío importante consiste en garantizar incluso en condiciones extremas la mayor seguridad posible para las palas de rotor que a menudo tienen más de 30 m de largo, a veces incluso mucho más. Los accidentes atribuibles a la fatiga de las palas de rotor deben excluirse, a ser posible, prácticamente por completo.
Los ensayos de fatiga son indispensables para determinar el rendimiento de las palas de rotor. En estos, se intenta simular en bancos de ensayo unas cargas lo más realistas posible para la pala de rotor, es decir, cargas que se producirían si la pala de rotor estuviera instalada en la instalación de energía eólica y en funcionamiento. Debido a las dimensiones mencionadas de las palas de rotor, el ensayo conlleva un esfuerzo técnico, de tiempo y económico considerable.
Una posibilidad de reproducir condiciones de carga realistas en los procedimientos de ensayo consiste en someter a ensayo subcomponentes de instalaciones de energía eólica, es decir, por ejemplo, secciones de palas de rotor con dimensiones de algunos metros. En este caso, varios subcomponentes de este tipo se extraen de diferentes puntos de la pala de rotor y se miden en bancos de ensayo. A partir de ello, se pueden sacar conclusiones sobre el rendimiento de la pala de rotor en su conjunto.
Otra posibilidad, a la que también puede atribuirse la presente invención, consiste en producir condiciones realistas para una pala de rotor completa en el banco de ensayo. Las cargas que existen durante el funcionamiento normalmente son conocidas. De ello resultan unas distribuciones de momento de flexión que en el procedimiento de ensayo deben introducirse cíclicamente en las palas de rotor durante un determinado número de ciclos como distribuciones de momento de flexión teóricos. Sin embargo, en los procedimientos de acuerdo con el estado de la técnica a menudo se pueden observar grandes desviaciones de la distribución teórica del momento de flexión, ya que los procedimientos actuales no permiten un ajuste exacto de la distribución del momento de flexión a lo largo de la longitud completa de la pala de rotor con la precisión deseada. Debido a estas desviaciones, algunas zonas de la pala de rotor se fatigan más rápido de lo deseado y deben repararse para poder continuar con la carga en las demás zonas. Por consiguiente, este tipo de procedimientos del estado de la técnica son a menudo ineficientes en términos de duración del ensayo y consumo de energía.
La publicación "Fatigue Test Design: Scenarios for Biaxial Fatigue Testing of a 60-Meter Wind Turbine Blade" de Nathan L Post, Informe técnico NREL/TP-5000-65227 julio de 2016, 31 de julio de 2016, XP055656172 presenta un estudio de una simulación de ensayo de fatiga biaxial para una pala de rotor ficticia de 60 m de una instalación de energía eólica. Se describen dos escenarios de ensayo con relaciones de 1:1 y 1:2 entre una frecuencia en la dirección de batimiento y una frecuencia en la dirección de pivotamiento.
El objetivo de la presente invención es hacer posible un ensayo más eficiente de palas de rotor.
El objetivo se consigue mediante un procedimiento de acuerdo con la reivindicación independiente 1 y mediante un dispositivo de ensayo de acuerdo con una reivindicación secundaria.
Realizaciones ventajosas resultan de las reivindicaciones subordinadas así como de la descripción y las figuras.
En el procedimiento, se predefine una distribución teórica del momento de flexión con la que se debe cargar una pala de rotor de una instalación de energía eólica.
La pala de rotor se sujeta en un dispositivo de sujeción de un banco de ensayo, de modo que un eje longitudinal de la pala de rotor se extiende partiendo de un punto de sujeción de la pala de rotor.
A la pala de rotor se fijan uno o varios marcos de carga. Se proporcionan al menos dos medios de introducción de carga activos que atacan respectivamente en uno de los marcos de carga. Un primero de los al menos dos medios de introducción de carga activos se concibe para la introducción de carga en una dirección de pivotamiento de la pala de rotor y un segundo de los al menos dos medios de introducción de carga activos se concibe para la introducción de carga en una dirección de batimiento de la pala de rotor.
Además, se proporciona al menos un medio de introducción de carga pasivo que ataca en uno de los marcos de carga y actúa sobre la pala de rotor. Con el al menos un medio de introducción de carga pasivo, se puede ajustar una frecuencia natural del sistema para un sistema que comprende la pala de rotor y el al menos un medio de introducción de carga pasivo. Cabe mencionar que también es posible que el o los marcos de carga influyan en las frecuencias naturales del sistema, por lo que en tales casos también se incluyen en el sistema y se tienen en cuenta correspondientemente al determinar la frecuencia natural del sistema. Esto significa que habitualmente se tienen en cuenta todas aquellas componentes que son relevantes para el comportamiento de oscilación de la pala de rotor.
Con el al menos un medio de introducción de carga pasivo se cambia la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento y/o la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento.
En el procedimiento, entonces se efectúa una introducción de carga cíclica por medio de los al menos dos medios de introducción de carga activos, eligiéndose una frecuencia de introducción de carga del primer medio de introducción de carga activo y una frecuencia de introducción de carga del segundo medio de introducción de carga activo, de tal manera que la relación de las dos frecuencias de introducción de carga es racional.
Los marcos de carga y los al menos dos medios de introducción de carga activos y al menos uno pasivo están dispuestos en posiciones previamente determinadas, elegidas de tal manera que una distribución del momento de flexión introducida por la introducción de carga cíclica no quede por debajo de la distribución teórica del momento de flexión y no la supere en más de 20 %, preferentemente no más de 15 %, de forma particularmente preferente no más de 10 %. En una posible realización del procedimiento, el momento de flexión teórico solo se excede en un máximo de 5 %.
Mediante este procedimiento se hace posible ajustar de manera selectiva las condiciones de ensayo para la pala de rotor en su longitud completa. Mediante la variación de las frecuencias naturales del sistema y la adaptación de las frecuencias de introducción de carga entre sí de acuerdo con las condiciones mencionadas anteriormente, se puede reducir el consumo de energía en el procedimiento de ensayo y minimizar la duración de ensayo. Además, mediante la adaptación de las frecuencias de introducción de carga, se puede lograr un mejor control del movimiento o la oscilación de la pala de rotor, con los que la punta de pala describe una figura de Lissajous. En particular, los ciclos completados para cada dirección pueden ser vigilados y contados entonces particularmente bien.
Mediante el procedimiento descrito se puede conseguir que la pala de rotor esté cargada de manera suficiente y uniforme en su longitud completa, de modo que no se produzca una rotura prematura o una fatiga total prematura de las secciones individuales, que entonces tendrían que repararse para poder continuar el ensayo de las secciones restantes.
Como se mencionó, se ajusta una relación racional entre las frecuencias de introducción de carga. Es decir, la relación viene dada por n-i:n2, donde n y n2 son números naturales. Puede estar previsto que n y n2 no sean superiores, por ejemplo, a 5 respectivamente, para evitar movimientos demasiado complejos de la pala de rotor. Alternativa o adicionalmente, n y/o n2 pueden ser iguales a 1, mientras que se mantiene la relación racional entre n y n2. En realizaciones preferentes, la relación es 1:2, 2:1 o 1:1. En realizaciones particularmente preferentes, la relación es 1:1. Esta última relación mencionada tiene la ventaja de que la carga máxima en la dirección de pivotamiento no se superpone con una fuerte carga en la dirección de batimiento y viceversa.
Para ajustar la relación de frecuencia deseada, puede estar previsto que las frecuencias de introducción de carga se controlen y/o regulen. Se puede realizar una vigilancia del movimiento de la pala de rotor o de la punta de pala de rotor y una adaptación del movimiento introducido por los medios de introducción de carga activos, de modo que durante el ensayo las figuras siempre se originen las figuras Lissajous cerradas.
Como se mencionó, en el procedimiento, en el al menos un medio de introducción de carga pasivo se realiza una modificación de la frecuencia natural del sistema para la dirección de pivotamiento y/o para la dirección de batimiento.
El al menos un medio de introducción de carga pasivo puede estar dispuesto de tal manera que la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento coincida con la frecuencia de introducción de carga en la dirección de batimiento. Sin embargo, también es posible que la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento para aportar una carga adicional se modifique de tal forma que no se desvíe en más de 10 % de la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento.
Alternativa o adicionalmente, el al menos un medio de introducción de carga pasivo puede estar dispuesto de tal manera que la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento se haga coincidir con la frecuencia de introducción de carga en la dirección de pivotamiento o de tal manera que la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento para incorporar una carga adicional no difiera en más de 10 % de la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento.
En posibles realizaciones, por lo tanto, la frecuencia de introducción de carga en la dirección de batimiento y/o en la dirección de pivotamiento se selecciona de forma idéntica a la frecuencia natural del sistema en la respectiva dirección, lo que puede traer ventajas en términos de energía. En realizaciones alternativas, la frecuencia de introducción de carga en la dirección de batimiento y/o en la dirección de pivotamiento puede seleccionarse difiriendo de la respectiva frecuencia natural del sistema, como se ha descrito anteriormente, para incorporar de manera selectiva una carga adicional. Esto significa que mediante una desafinación de frecuencia de este tipo, el respectivo medio de introducción de carga activo desafinado actúa de manera similar a un muelle o una masa fijados a la pala de rotor. En realizaciones típicas de este tipo, la diferencia de la frecuencia natural del sistema es, por ejemplo, inferior a 10 % o inferior a 5 %. En algunas realizaciones de este tipo, la diferencia de la frecuencia natural del sistema puede ser incluso inferior a 2 % o a 1 % para lograr una carga adicional.
En realizaciones preferentes, la frecuencia natural del sistema no difiere de la respectiva frecuencia de introducción de carga en más de 10 %, en particular menos de 5 %, ni en la dirección de batimiento ni en la dirección de pivotamiento.
En algunas realizaciones, el al menos un medio de introducción de carga pasivo está configurado de tal manera que actúa solo o sustancialmente solo en una dirección. Es decir que puede servir entonces para modificar la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento, mientras que la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento permanece inalterada o casi inalterada, o viceversa. Si está presente más de un medio de introducción de carga pasivo, normalmente al menos uno de los varios medios de introducción de carga pasivos está configurado de tal manera que actúa solo o sustancialmente solo en una dirección.
El al menos un medio de introducción de carga pasivo puede incluir, por ejemplo, al menos un medio de introducción de carga pasivo para ajustar la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento y/o al menos un medio de introducción de carga pasivo para ajustar la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento.
En el procedimiento, las posiciones de los marcos de carga y de los medios de introducción de carga activos y pasivos pueden determinarse en un proceso de optimización.
Pueden estar predefinidas diversas constantes o condiciones marco, así como diversas magnitudes objetivo que han de alcanzarse u optimizarse. Las variables de diseño pueden ajustarse entonces de tal manera que las magnitudes objetivo se alcancen lo mejor posible.
Por ejemplo, las constantes pueden incluir normalmente la relación de frecuencia entre las direcciones de batimiento y pivotamiento. A este respecto, o bien puede estar definido que la relación entre la dirección de batimiento y la de pivotamiento debe ser racional, o bien, puede estar especificada una relación explícita como, por ejemplo, 1:1 o 1:2, que debe alcanzarse, es decir, la figura de Lissajous tiene la forma de una elipse o de un ocho. En el caso de una elipse como figura de Lissajous, el ángulo de fase entre la excitación en la dirección de batimiento y la excitación en la dirección de pivotamiento puede ascender a entre 0° y 180°, preferentemente entre 45° y 135°, de forma especialmente preferente a 90°. En particular, la elipse puede estar configurada como círculo. Si la figura de Lissajous tiene la forma de un ocho, el ángulo de fase entre las excitaciones puede ser de 0° o 180°, por ejemplo.
Otra constante pueden ser, por ejemplo, las zonas de montaje en las que pueden disponerse los marcos de carga. Por ejemplo, pueden estar predefinidas distancias mínimas hasta el punto de sujeción o hasta la punta de pala o entre los marcos de carga o hasta las zonas críticas para el diseño.
Otras constantes pueden ser, por ejemplo, una desviación máxima posible de los medios de introducción de carga activos o una fuerza máxima de los medios de introducción de carga activos.
Por un lado, como magnitud objetivo puede estar predefinida la distribución teórica del momento de flexión que debe lograrse como mínimo y con la mayor precisión posible. Esto significa que, por ejemplo, se puede predefinir que el momento de flexión introducido en cada lugar mediante la introducción de carga en la dirección de batimiento y en la dirección de pivotamiento no supere en más de los 20 % o 15 % o 10 % 5 % mencionados anteriormente la distribución teórica del momento de flexión y no quede por debajo de esta. La distribución teórica del momento de flexión se puede priorizar sobre otras magnitudes objetivo.
Para ajustar la distribución teórica del momento de flexión, como se mencionó, el momento de flexión medio causado por la fuerza de gravedad puede ser compensado en particular por los medios de introducción de carga pasivos. Pero además, también es posible determinar y ajustar un momento de flexión medio teórico que corresponda a las condiciones que son típicas en el campo. Esto significa que se puede determinar una distribución de trayectorias de vector de momento que se producen en el campo. Esto se hace, por ejemplo, por medio de una simulación multicuerpo aeroservoelástica. De ello resulta una nube de probabilidad, dentro de la cual se encuentran las trayectorias de vector de momento que se producen en el campo. El momento de flexión medio causado por los medios de introducción de carga pasivos, preferentemente por las masas desacopladas y/o por elementos elásticos pretensados correspondientemente, se ajusta entonces de tal manera que un punto central de las trayectorias de vector de momento generadas por los medios de introducción de carga activos se encuentra dentro de la distribución de las trayectorias de vector de momento que se producen en el campo.
Las trayectorias de vector de momento generadas en el experimento no solo se pueden aproximar a la posición de las trayectorias de vector de momento que se producen en el campo, las trayectorias de vector de momento también se pueden adaptar además a un contorno de la nube de probabilidad.
Para este ajuste, por ejemplo, pueden estar previstos los siguientes dos procedimientos, respectivamente individualmente o en combinación: En primer lugar, la pala de rotor se puede inclinar (ajustarse en ángulo de paso) en el sentido de las agujas del reloj o en el sentido contrario a las agujas del reloj alrededor de su eje longitudinal. En segundo lugar, se puede ajustar un ángulo de fase entre la introducción de carga en la dirección de pivotamiento y la introducción de carga en la dirección de batimiento.
Otras magnitudes objetivo pueden ser, por ejemplo, el consumo de energía o la duración de ensayo, que se pueden minimizar respectivamente.
Las variables de diseño que están disponibles en el procedimiento para alcanzar las magnitudes objetivo lo mejor posible incluyen, por ejemplo:
- el número de marcos de carga,
- la posición de los marcos de carga,
- la configuración y dirección de acción de cada uno de los uno o varios dispositivos de introducción de carga pasivos empleados,
- las frecuencias de introducción de carga de los medios de introducción de carga activos.
Del proceso de optimización resulta entonces, por ejemplo, una construcción de banco de ensayo concreta o una determinada realización del ensayo con las frecuencias determinadas en el proceso de optimización y el número de ciclos determinado en el proceso de optimización. Con el procedimiento se puede lograr que se requiera el menor número posible de marcos de carga y que las secciones de la pala de rotor que están bajo carga sean lo más largas posible.
En el procedimiento, el eje longitudinal de la pala de rotor habitualmente se extiende sustancialmente de forma horizontal. La dirección de pivotamiento puede orientarse, por ejemplo, horizontalmente. La dirección de batimiento es entonces sustancialmente la dirección vertical, pudiendo haber también componentes horizontales a causa del comportamiento elástico de la pala de rotor o a causa de una flexión de la pala de rotor.
Cabe mencionar que la influencia de la fuerza de gravedad que contribuye de manera relevante al momento de flexión introducido, particularmente en el caso de palas de rotor sujetas horizontalmente, generalmente se tiene en cuenta al seleccionar los medios de introducción de carga activos y pasivos. El peso que actúa sobre la pala provoca un momento de flexión medio, lo que significa que en un álabe de rotor no preparado por lo demás, por ejemplo, cuando la pala está desviada al máximo hacia abajo, se introduce una carga demasiado alta en uno o ambos lados de la pala y con la desviación contraria se introduce una carga demasiado baja. Con el procedimiento y el banco de ensayo presentados, el momento de flexión medio puede modificarse, por ejemplo mediante medios de introducción de carga pasivos configurados apropiadamente, y pueden compensarse las cargas excesivamente altas o bajas mencionadas. Los medios de introducción de carga configurados para este propósito se describirán en detalle más adelante en esta solicitud.
Los al menos dos medios de introducción de carga activos pueden estar anclados externamente. Por tanto, por ejemplo, pueden estar anclados en un suelo o una pared. Alternativa o adicionalmente, uno o varios de los al menos dos medios de introducción de carga activos también pueden estar configurados como excitador de masa sin anclaje externo que hacen oscilar o rotar una masa fijada a un actuador.
En una realización ventajosa, el al menos un medio de introducción de carga pasivo o al menos uno del al menos un medio de introducción de carga pasivo está anclado externamente. Por ejemplo, puede estar configurado en forma de elemento elástico anclado en el suelo o la pared. También puede estar configurado como masa desacoplada que está soportada, por ejemplo, sobre un balancín que a su vez está fijado, por ejemplo, al suelo o a una pared. Este tipo de medios de introducción de carga pasivos tienen la ventaja de que pueden configurarse de tal manera que actúen solo en una dirección, por ejemplo solo en la dirección de pivotamiento o solo en la dirección de batimiento. Alternativa o adicionalmente, sin embargo, como medios de introducción de carga pasivos también pueden estar previstas masas fijadas que oscilan con la pala de rotor.
Como se mencionó, el al menos un medio de introducción de carga pasivo está seleccionado normalmente de entre masas fijadas, masas desacopladas y elementos elásticos. En posibles realizaciones del procedimiento, puede ser que al menos uno del al menos un medio de introducción de carga pasivo se seleccione como masa desacoplada o como elemento elástico.
En realizaciones del procedimiento, la frecuencia de introducción de carga del primer medio de introducción de carga puede estar limitada a ser idéntica a la frecuencia de introducción de carga del segundo medio de introducción de carga o ser el doble de la frecuencia de introducción de carga del segundo medio de introducción de carga. Mediante esta selección, la carga y la duración de ensayo pueden optimizarse para muchas aplicaciones.
Se puede seleccionar una distancia de 1 m como la distancia mínima entre dos marcos de carga adyacentes. De esta manera, se puede evitar que los marcos de carga estén demasiado cerca uno del otro y que, por tanto, no puedan cargar suficientemente la zona situada entre los marcos de carga. La distancia máxima entre dos marcos de carga adyacentes depende normalmente de la longitud de la pala que ha de ser ensayada.
En algunas realizaciones, el número de marcos de carga puede estar limitado, por ejemplo, a un máximo de diez, o un máximo de seis, o un máximo de tres. En una posible realización, se utilizan exactamente dos marcos de carga.
Un dispositivo de ensayo para someter a ensayo una pala de rotor, con el que se puede llevar a cabo el procedimiento descrito aquí, puede comprender, por ejemplo:
- un dispositivo de sujeción para sujetar la pala de rotor en un punto de sujeción de la pala de rotor, de tal forma que el eje longitudinal de la pala de rotor se extienda sustancialmente horizontalmente partiendo del punto de sujeción,
- al menos un marco de carga para la fijación a la pala de rotor,
- al menos dos medios de introducción de carga activos, que están fijados respectivamente a uno de los marcos de carga, al menos un medio de introducción de carga pasivo, cada uno de los cuales está fijado respectivamente a uno de los marcos de carga.
En este caso, al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga activos puede estar concebido para la introducción de carga en la pala de rotor en la dirección de pivotamiento. Además, al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga activos puede estar concebido para la introducción de carga en la pala de rotor en una dirección de batimiento.
El al menos un medio de introducción de carga pasivo puede estar anclado externamente y comprender un elemento elástico y/o una masa desacoplada y estar concebido para ajustar una frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento y/o en la dirección de batimiento para un sistema que comprende la pala de rotor y el al menos un medio de introducción de carga pasivo.
Mediante esta configuración, la frecuencia natural del sistema puede adaptarse de forma especialmente flexible en la dirección de batimiento y/o en la dirección de pivotamiento, de modo que las magnitudes objetivo se pueden alcanzar u optimizar especialmente bien. Mediante el al menos un medio de introducción de carga pasivo configurado de esta manera se puede hacer posible, en particular, un ajuste separado de las dos frecuencias naturales del sistema.
Los medios de introducción de carga activos pueden estar configurados, por ejemplo, como un actuador hidráulico, neumático o eléctrico. En realizaciones preferentes, al menos uno de los medios de introducción de carga activos está anclado externamente. En particular, también pueden estar anclados externamente todos los medios de introducción de carga activos. Alternativa o adicionalmente, como medios de introducción de carga activos para la dirección de batimiento y/o pivotamiento también se pueden usar excitadores de masa que no estén anclados externamente.
El elemento elástico puede estar realizado, por ejemplo, como muelle o como muelle de torsión o como barra o como ballesta. El elemento elástico puede estar anclado externamente, por ejemplo al suelo o a la pared.
El elemento elástico puede comprender un material compuesto de fibra que contiene, por ejemplo, fibras de vidrio y/o fibras de carbono.
Cabe señalar que las características mencionadas aquí solo en relación con el procedimiento también pueden ser reivindicadas para el banco de ensayo propuesto y viceversa.
A continuación, la invención se explica con más detalle con la ayuda de ejemplos de realización.
Muestran:
la figura 1 un dispositivo de ensayo en un estadio de construcción, con una pala de rotor sujeta y con un medio de introducción de carga activo y otro pasivo,
la figura 2 el dispositivo de ensayo en un estadio de construcción, con una pala de rotor sujeta y con un medio de introducción de carga activo y dos pasivos,
la figura 3 el dispositivo de ensayo en un estadio de construcción, con una pala de rotor sujeta y con un medio de introducción de carga activo y dos pasivos, respectivamente para la dirección de batimiento,
la figura 4 el dispositivo de ensayo con una pala de rotor sujeta y con medios de introducción de carga activos y pasivos, respectivamente para la dirección de batimiento y la dirección de pivotamiento,
las figuras 5 a 11 medios de introducción de carga pasivos para la dirección de batimiento, que comprenden respectivamente un elemento elástico,
la figura 12 un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de batimiento, que comprende una masa desacoplada,
la figura 13 un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de pivotamiento, que comprende un elemento elástico,
la figura 14 un medio de introducción de carga activo para la dirección de pivotamiento,
la figura 15 un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de pivotamiento, que comprende una masa desacoplada,
la figura 16 un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de pivotamiento y un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de batimiento, ambos dispuestos en un solo marco de carga,
la figura 17 un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de pivotamiento, que comprende dos masas desacopladas,
la figura 18 un medio de introducción de carga pasivo de acción asimétrica para la dirección de batimiento, que comprende dos masas desacopladas,
la figura 19 un diagrama de flujo para un proceso de optimización para un procedimiento para someter a ensayo una pala de rotor,
la figura 20 vectores de momento de flexión para una sección transversal de la pala de rotor, y
la figura 21 un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de pivotamiento de una pala inclinada, que comprende una masa desacoplada.
La figura 1 muestra un dispositivo de ensayo para someter a ensayo una pala de rotor 1 de una instalación de energía eólica. El dispositivo de ensayo se encuentra en un estadio de construcción en la que varios marcos de carga situados a una distancia entre sí en dirección longitudinal y medios de introducción de carga que atacan en estos se disponen paulatinamente en posiciones previamente determinadas en una pala de rotor. El dispositivo de ensayo comprende un dispositivo de sujeción 2, en el que la pala de rotor 1 completa está sujeta en un punto de sujeción 1', de modo que su eje longitudinal se extiende aproximadamente horizontalmente, mientras que una dirección de pivotamiento se extiende horizontalmente, ortogonalmente al plano del dibujo. Una dirección de batimiento discurre correspondientemente de forma aproximadamente vertical.
En la pala de rotor está dispuesto un medio de introducción de carga 5 activo que está configurado como actuador hidráulico, neumático o eléctrico. El actuador está conectado por medio de articulaciones 11A, 11B a un marco de carga 4A fijado a la pala de rotor y, a través de una varilla adicional, también a un suelo 3. El actuador actúa como medio de introducción de carga activo en la dirección de batimiento de la pala de rotor, es decir, sustancialmente verticalmente, por lo que al menos cuando se hace oscilar la pala de rotor, el actuador puede desviarse de la vertical gracias a las articulaciones 11A, 11B y puede continuar introduciendo carga en la pala de rotor.
Un marco de carga 4B adicional está dispuesto más afuera en la pala de rotor 1 y sujeta como medio de introducción de carga pasivo una masa fijada 15, mediante la que se influye en el comportamiento de oscilación de la pala de rotor 1. Por la masa fijada 15, por un lado, cambia el momento de flexión que actúa sobre la pala de rotor y, por otro lado, se modifican las frecuencias naturales de la pala de rotor 1 en oscilación. Esto significa que una frecuencia natural del sistema para un sistema que comprende la pala de rotor 1 y el medio de introducción de carga pasivo está modificada en comparación con la frecuencia natural de la pala de rotor 1 debido al medio de introducción de carga pasivo, configurado como una masa fijada 15, en la dirección de pivotamiento y en la dirección de batimiento. El actuador puede hacerse funcionar de tal manera que su frecuencia de introducción de carga coincida con la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento en la que actúa el actuador. Sin embargo, también puede hacerse funcionar con una desafinación, por ejemplo, de menos de 1 % en comparación con la frecuencia natural del sistema, para actuar como denominada masa de actuador o muelle de actuador e introducir una carga adicional en la pala de rotor.
La construcción mostrada en la figura 1 representa una posible construcción inicial para el dispositivo de ensayo aquí propuesto, que se amplía con elementos adicionales en procedimientos típicos de acuerdo con esta solicitud. La posición de los marcos de carga 4 y la configuración y disposición de los medios de introducción de carga activos y pasivos se eligen de tal manera que se logre lo mejor posible una distribución teórica del momento de flexión predefinida.
Además de los elementos de la figura 1, la figura 2 muestra adicionalmente un segundo medio de introducción de carga pasivo, que está configurado como muelle 7 y actúa también en la dirección de batimiento. El muelle 7 está fijado de forma móvil a la pala de rotor 1 y al suelo 3 por medio de las articulaciones 11C, 11D. Se encuentra entre el medio de introducción de carga activo 5 y el punto de sujeción 1' y cambia la distribución del momento de flexión en esta zona. Por el muelle 7 es modificada adicionalmente la frecuencia natural del sistema para la dirección de batimiento, pero la frecuencia natural del sistema para la dirección de pivotamiento no se ve o apenas se ve influenciada. Solo en el caso de desviaciones muy grandes en la dirección de pivotamiento, el muelle 7 mostrado puede influir en un movimiento en la dirección de pivotamiento. Por lo tanto, un muelle de este tipo es adecuado para ajustar la frecuencia natural del sistema para una sola dirección seleccionada.
Puede ser, por ejemplo, que por la realización que se muestra en la figura 2 se logre una distribución del momento de flexión deseada en la dirección de batimiento con una desviación de, por ejemplo, menos de 10 %, de modo que la configuración para la dirección de batimiento ha terminado y ahora se puede realizar la configuración para la dirección de pivotamiento, pudiendo garantizarse mediante la configuración de los medios de introducción de carga activos y pasivos para la dirección de pivotamiento que los parámetros para la dirección de batimiento ya no se cambien o solo se cambien de manera insignificante (véanse también las figuras 3 a 18 siguientes). Esto se puede lograr, por ejemplo, configurando lo más ligeros posible los marcos de carga se añadan eventualmente. Alternativamente, puede ser que la influencia del marco de carga añadido y los medios de introducción de carga pasivos adicionales para la dirección de pivotamiento ya se hayan tenido en cuenta en el posicionamiento y la selección de los medios de introducción de carga mostrados en la figura 2.
La figura 3 muestra una construcción similar a la figura 2, pero a diferencia de la figura 2, en el segundo marco de carga 4B, en lugar de la masa fijada 15, ataca una masa 6 desacoplada. La masa desacoplada 6 está dispuesta en un extremo de un brazo de palanca 9 que está soportado sobre una bisagra 10 como balancín. En un extremo del brazo de palanca, opuesto a la masa desacoplada 6, el brazo de palanca está unido al segundo marco de carga 4B por medio de una varilla 8 y por medio de articulaciones 11E, 11F. Por lo tanto, por el peso de la masa desacoplada 6 se ejerce una presión sobre la pala de rotor 1 desde abajo a causa del balancín. La masa desacoplada 6 influye a su vez en el momento de flexión que actúa y puede utilizarse para adaptar la distribución del momento de flexión a la distribución teórica del momento de flexión. En la configuración mostrada se puede lograr que el momento de flexión cambie solo en la dirección de batimiento, pero no en la dirección de pivotamiento. Lo mismo es válido para la modificación de las frecuencias naturales del sistema resultante por la fijación de la masa desacoplada 6: La frecuencia natural del sistema cambia sustancialmente solo en la dirección de batimiento y no en la dirección de pivotamiento.
La figura 4 muestra un dispositivo de ensayo en el que la pala de rotor está sujeta como en las figuras 1 a 3. En este dispositivo de ensayo hay seis marcos de carga 4A a 4F, a los que están acoplados, respectivamente, medios de introducción de carga activos o pasivos. La distancia entre marcos de carga adyacentes es siempre de al menos 1 m.
En la figura 4 también se muestran medios de introducción de carga que están configurados de tal forma que actúan en la dirección de pivotamiento pero no en la de batimiento, como se explicará a continuación. Cabe mencionar que aunque en la figura se muestra un marco de carga propio para cada medio de introducción de carga, también es posible que varios medios de introducción de carga puedan atacar en un solo marco de carga. En particular, en uno o varios de los marcos de carga puede estar dispuesto respectivamente un dispositivo de introducción de carga que actúa en la dirección de batimiento y un dispositivo de introducción de carga que actúa en la dirección de pivotamiento (véase también la figura 16. Sin embargo, habitualmente se requieren al menos dos marcos de carga para poder fijar el número mínimo de medios de introducción de carga previstos en el procedimiento y lograr bien la distribución teórica del momento de flexión.
En un primer marco de carga 4A dispuesto lo más cerca del punto de sujeción 1', un elemento elástico realizado como muelle 7A está configurado como medio de introducción de carga pasivo de tal manera que actúa en la dirección de batimiento de la pala de rotor 1. El muelle actúa sobre el marco de carga 4A a través de un brazo de palanca 9A pivotante alrededor de una bisagra 10A y una varilla 8A vertical unida al brazo de palanca y repercute en la distribución del momento de flexión en la dirección de batimiento.
En un segundo marco de carga 4B está dispuesto un dispositivo similar al del primer marco de carga 4A, en el que un muelle 7B actúa como medio de introducción de carga pasivo. El muelle 7B actúa sobre un extremo de un brazo de palanca 9B. En el otro extremo del brazo de palanca 9B, este asienta sobre una bisagra 10B. Por encima de la bisagra 10B está prevista adicionalmente una barra angular 16A que se extiende hacia arriba en ángulo recto con respecto al brazo de palanca 9B. La barra angular está a su vez unida al marco de carga 4B a través de una varilla 8B que discurre horizontalmente. Es decir que la carga pasiva del muelle 7B es desviada por el dispositivo de tal manera que la distribución del momento de flexión en la proximidad del segundo marco de carga 4B se modifica en la dirección de pivotamiento. Las configuraciones, en las que un brazo de palanca que está soportado de forma móvil sobre una articulación se dota de una barra angular y una varilla, son adecuadas para desviar las fuerzas actuantes hacia la horizontal, es decir, en la presente configuración en la dirección de pivotamiento de la pala de rotor 1. También en relación con otros medios de introducción de carga como, por ejemplo, medios de introducción de carga activos o masas desacopladas, puede usarse un dispositivo de este tipo, como aún se describirá a continuación.
En un tercer marco de carga 4C está dispuesto un actuador 5A como medio de introducción de carga activo, que está configurado como en las figuras 1 a 3 y actúa correspondientemente en la dirección de batimiento.
En un cuarto marco de carga 4D está dispuesto un actuador 5B que actúa en la dirección de pivotamiento. Esto se logra de manera análoga al caso del marco de carga 4B en el que el actuador 5B adicional se une a un brazo de palanca 9C soportado de forma móvil sobre una bisagra 10C. El brazo de palanca se une al cuarto marco de carga 4D a través de una barra angular 16B orientada hacia arriba y una varilla horizontal 8C, y la fuerza introducida por el actuador 5B adicional se desvía así en la dirección de pivotamiento.
Más en dirección hacia la punta de pala de rotor 1 están dispuestos además dos marcos de carga 4E adicionales 4F que están unidos respectivamente a una masa desacoplada 6A, 6B. La masa desacoplada que actúa sobre el marco de carga 4E actúa en la dirección de batimiento exactamente como en el caso de la figura 3. La masa desacoplada 6B unida al marco de carga 4F actúa en la dirección de pivotamiento, de tal forma que, a su vez de manera análoga al caso del marco de carga 4B o 4D, un brazo de palanca sobre el que está posicionado, se dota, en un lado opuesto a la masa 6B, de una barra angular 16C y una varilla 8E.
En el presente caso, los elementos elásticos están dispuestos lo más próximo al punto de sujeción, seguidos de los medios de introducción de carga activos y finalmente las masas desacopladas más situadas al exterior. Esta configuración puede resultar ventajosa para realizar distribuciones de momento de flexión típicas de palas de rotor.
Por los medios de introducción de carga pasivos proporcionados, por una parte, las distribuciones de momento de flexión en las direcciones de pivotamiento y de batimiento se adaptan a la distribución teórica del momento de flexión en la respectiva dirección, de tal manera que la distribución del momento de flexión durante el ensayo no sea más de 10 % o no más de 5 % mayor que la distribución teórica del momento de flexión y al mismo tiempo no quede por debajo de esta. Por otra parte, las frecuencias naturales del sistema para la pala de rotor 1 se modifican con los medios de introducción de carga dispuestos en esta.
El sentido de actuación de las varillas 8B, 8C, 8E para los medios de introducción de carga pasivos y activos en la dirección de pivotamiento se elige de tal manera que en el estado de reposo coincida con la dirección del movimiento de pivotamiento en el punto de introducción de carga. Los medios de introducción de carga pueden actuar entonces de forma desacoplada del momento de batimiento. Exactamente lo contrario es el caso en las varillas 8A, 8D de los medios de introducción de carga para la dirección de batimiento. En concreto, esto puede significar que en las diferentes secciones en las que se encuentran los marcos de carga, se determinan los modos de pivotamiento y de batimiento y sus respectivas direcciones de movimiento para el sistema con los medios de introducción de carga pasivos dispuestos en el mismo y las varillas se disponen, como se ha descrito, con la ayuda de las direcciones de movimiento determinadas. Durante el experimento, las varillas se desvían entonces de la misma manera en ambas direcciones desde el estado de reposo.
Si ahora se usa la construcción descrita en la figura 4 para someter a ensayo la pala de rotor 1, se introducen cargas cíclicas en la pala de rotor en dirección horizontal y vertical mediante los medios de introducción de carga activos 5A, 5B. La frecuencia de introducción de carga del medio de introducción de carga 5B que actúa horizontalmente o en la dirección de batimiento es idéntica a la frecuencia de introducción de carga del medio de introducción de carga 5A, que actúa en la dirección vertical o en la dirección de batimiento, o la relación entre la dos frecuencias de introducción de carga es racional, por ejemplo 2:1 o 1:2.
Mediante los medios de introducción de carga pasivos son ajustadas las frecuencias naturales del sistema en la dirección de batimiento y en la dirección de pivotamiento de tal manera que no se desvíen en más de 10 % de la frecuencia de introducción de carga en la respectiva dirección.
En particular, puede ser que la excitación se lleve a cabo exactamente con las frecuencias naturales del sistema, es decir, las frecuencias de introducción de carga corresponden a las frecuencias naturales del sistema en la respectiva dirección. De esta manera, se pueden reducir aún más la duración de ensayo y el consumo de energía.
Pero también puede ser que las frecuencias de introducción de carga se desafinen con respecto a las frecuencias naturales del sistema en la respectiva dirección, es decir, que se produzca por ejemplo una desviación de como máximo 10 % o como máximo 5 % o como máximo 2 % o como máximo 1 % en comparación con la frecuencia natural del sistema. De esta manera, se puede introducir una carga adicional en la pala de rotor 1.
Los actuadores 5A, 5B de los medios de introducción de carga activos están configurados como actuadores hidráulicos, neumáticos o eléctricos. En el presente ejemplo, están anclados externamente, lo que significa que la posible introducción de carga adicional descrita puede lograrse ventajosamente mediante la desafinación de las frecuencias de excitación. Sin embargo, también es posible configurar los medios de introducción de carga activos como excitadores de masa, es decir, como actuadores fijados a la pala de rotor 1, que mueven cíclicamente una masa fijada a esta.
En el procedimiento propuesto y los dispositivos de ensayo correspondientes, al menos uno de los medios de introducción de carga pasivos se realiza habitualmente como masa desacoplada o como elemento elástico y se une al suelo o la pared. Además, es típico en el procedimiento o los dispositivos de ensayo que se instalen al menos un medio de introducción de carga pasivo para la introducción de carga en la dirección de pivotamiento y al menos un medio de introducción de carga pasivo para la introducción de carga en la dirección de batimiento.
Para ilustrar la invención, cabe mencionar otro ejemplo usando valores numéricos específicos: Puede ser, por ejemplo, que la pala de rotor 1 en el estado no preparado tenga una frecuencia natural de 0,7 Hz en la dirección de batimiento y una frecuencia natural de 0,9 Hz en la dirección de pivotamiento. Entonces, por ejemplo, las frecuencias naturales se pueden ajustar acoplando los medios de introducción de carga pasivos, en los que la frecuencia natural del sistema se eleva a 0,9 Hz en la dirección de batimiento, para establecer una relación de frecuencia de fbatimiento:Fpivotamiento = 1:1. Sin embargo, la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento también se puede elevar a 1,4 hercios para lograr una relación de frecuencia de fbatimiento:Fpivotamiento = 1:2.
Entonces, la introducción de carga puede tener lugar con la relación de frecuencia correspondiente en resonancia, es decir, la frecuencia de introducción de carga se puede elegir de forma idéntica a la frecuencia natural del sistema. Los ciclos se pueden observar y contar entonces fácilmente. En el caso de una relación de frecuencias de 1:1, por ejemplo, se pueden realizar 3 millones de ciclos para cada dirección. Con una relación de frecuencia de 1:2 pueden realizarse, por ejemplo, en la dirección de batimiento 1 millón de ciclos y en la dirección de pivotamiento 2 millones de ciclos, siendo finalizado el ensayo preferentemente simultáneamente para ambas direcciones.
Por lo tanto, una relación de frecuencia de 2:1 resulta ventajosa, por ejemplo, si en una dirección está previsto el doble de ciclos para el aporte de la carga deseada que en la otra dirección.
Para ajustar y mantener la relación de frecuencias, el banco de ensayo presenta un dispositivo de control y/o regulación. De esta manera, se hace posible que la pala realice durante todo el período de ensayo movimientos correspondientes a figuras de Lissajous cerradas.
En las figuras 5 a 16 se muestran y explican posibilidades para medios de introducción de carga activos y pasivos que pueden utilizarse en dispositivos o procedimientos de ensayo de acuerdo con esta solicitud y combinarse entre sí al disponerse en la misma pala de rotor, en el mismo o en diferentes marcos de carga. Mediante estos medios de introducción de carga pueden modificarse de manera selectiva los momentos de flexión que reinan durante el ensayo. A este respecto, se muestra respectivamente una sección a través de la pala de rotor 1, ortogonal al eje longitudinal de la pala de rotor 1.
La figura 5 muestra un medio de introducción de carga pasivo, en el que un muelle 7 como elemento elástico está unido, a través de articulaciones 11A, 11B, al suelo 3 y a un lado inferior de un marco de carga 4, de modo que una fuerza del muelle actúa por compresión o expansión del muelle en la dirección de batimiento de la pala de rotor 1.
La figura 6 muestra un medio de introducción de carga pasivo con un muelle 7 como elemento elástico, que aquí está unido al lado inferior de un brazo de palanca 9 que está dispuesto de manera móvil mediante una bisagra 10 y a su vez está unido, a través de una varilla 8, al lado inferior del marco de carga 4. La disposición actúa en la dirección de batimiento.
En la disposición de la figura 6, gracias al brazo de palanca 9 dispuesto entre la pala de rotor 1 y el suelo, la fuerza que actúa sobre la pala de rotor 1 se puede ajustar independientemente de la distancia entre el suelo y la pala de rotor 1. Por ejemplo, se puede variar la longitud del muelle 7, su fuerza así como la distancia entre la bisagra 10 y el muelle 7 así como entre el muelle 7 y la varilla 8.
La construcción de la figura 6 también puede utilizarse de manera análoga para un medio de introducción de carga activo, sustituyendo el muelle 7 por un actuador.
La figura 7 muestra una disposición para la introducción de carga pasiva, en la que un brazo de palanca 9 está fijado sobre un elemento elástico configurado como muelle de torsión 12. El brazo de palanca se mueve cuando se deforma el muelle de torsión 12 y transmite una fuerza producida por el muelle de torsión 12, a través de una varilla 8, desde abajo al marco de carga 4, de manera que actúa en la dirección de batimiento de la pala de rotor 1. Mediante la longitud del brazo de palanca 9 se puede ajustar aquí la acción del muelle de torsión 12 sobre la pala de rotor 1.
La figura 8 muestra un medio de introducción de carga pasivo en el que se proporciona un elemento elástico, siendo soportada horizontalmente una barra 13 deformable en dos extremos opuestos sobre bisagras 10A, 10B, de tal manera que pueda flexionarse en el centro. En el centro de la barra 13 se encuentra una varilla 8 que se extiende verticalmente hacia arriba y ataca en el marco de carga desde abajo para producir una fuerza sobre la pala de rotor 1 en la dirección de batimiento. La barra 13 está hecha de un material compuesto de fibra que contiene fibras de vidrio y/o fibras de carbono para poder resistir las fuertes cargas durante la prueba de pala de rotor 1 y tener las propiedades elásticas requeridas. Mediante la distancia entre las dos bisagras 10A, 10B puede modificarse la fuerza de muelle que actúa a través de la barra.
La figura 9 muestra una realización de un elemento elástico que está configurado como barra 13 flexible que está fijada solo por un lado. La barra está fijada a una pared o elevación de tal manera que se extiende horizontalmente desde su fijación y puede desviarse hacia arriba y hacia abajo bajo deformación elástica. En el extremo opuesto a la fijación, la barra 13 está unida al lado inferior del marco de carga 4 a través de una varilla 8, de modo que las fuerzas resultantes de la deformación de la barra 13 actúan en la dirección de batimiento de la pala de rotor.
La figura 10 muestra una realización similar de un medio de introducción de carga pasivo como en la figura 9, en el que la barra en el extremo está dispuesta en el extremo opuesto a la varilla 8, en lugar de a una pared o elevación, sobre dos bisagras adyacentes 10A, 10B que sostienen la barra 13, de manera que el extremo con la varilla 8 pueda deformarse aún más.
La figura 11 muestra una disposición similar a la figura 8, en la que, en lugar de la barra 13, una ballesta 14 está soportada en extremos opuestos sobre dos bisagras 10A, 10B, de manera que su centro que está unido al marco de carga 4 a través de la varilla 8 puede flexionarse. La ballesta 14 puede estar hecha de un material compuesto de fibra con fibras de vidrio y/o fibras de carbono.
En las realizaciones de las figuras 5 a 11, en las que elementos elásticos actúan en dirección vertical, los elementos elásticos pueden proporcionarse con un pretensado, de manera que se compense al menos parcialmente un momento de flexión medio que actúa sobre la pala de rotor 1 debido a la fuerza de gravedad. Esto puede ser necesario, por ejemplo, para lograr de acuerdo con la invención la distribución teórica del momento de flexión predefinido, a fin de evitar una sobrecarga en una dirección de desviación de la pala de rotor 1. Sin embargo, también puede servir para ajustar a discreción el momento de flexión medio a un momento de flexión medio teórico. Este ajuste también se puede realizar en la dirección de pivotamiento.
La figura 12 muestra una realización de un medio de introducción de carga pasivo como masa desacoplada anclada externamente. Se trata de la misma realización que en las figuras 3 y 4, que actúa en la dirección de batimiento. Una ventaja es que, a diferencia de una masa fijada que está unida directamente al marco de carga 4 y oscila con este, el comportamiento de oscilación puede modificarse de manera selectiva en una sola dirección. En la configuración mostrada, la masa desacoplada 6 actúa como masa oscilante para la dirección de batimiento y como fuerza de compensación dirigida contra la fuerza de gravedad para evitar una sobrecarga causada por la fuerza de gravedad.
La figura 13 muestra un medio de introducción de carga pasivo con un muelle 7 como elemento elástico, que actúa en la dirección de pivotamiento. Para ello, el muelle está unido a un brazo de palanca 9 soportado sobre una bisagra 10 y actúa inicialmente sobre el brazo de palanca que se mueve alrededor de la bisagra 10. Directamente por encima de la bisagra 10 se encuentra una barra angular 16 que se extiende hacia arriba, y en esta, a su vez, una varilla 8 horizontal que actúa horizontalmente en el marco de carga 4. Por la disposición con la barra angular 16 y la varilla 8 se redirige la fuerza de manera que el muelle que se extiende verticalmente actúa horizontalmente. Con el dispositivo se puede influir en el comportamiento de oscilación o la distribución del momento de flexión en la dirección de pivotamiento, pudiendo mantenerse el comportamiento de oscilación en la dirección de batimiento. La configuración de la figura 13 puede implementarse sin pretensado del elemento elástico, pero también puede realizarse con pretensado en realizaciones en las que se desea un pretensado en la dirección de pivotamiento.
La figura 14 muestra un medio de introducción de carga activo que actúa en la dirección de pivotamiento de la pala de rotor 1, es decir, horizontalmente. La disposición para redirigir la dirección de acción es la disposición ya conocida, por ejemplo de la figura 13, con la barra angular 16 y la varilla 8 horizontal, utilizándose en lugar de un muelle pasivo 7 un actuador activo 5.
La figura 15 muestra una construcción para una masa desacoplada 6 que está destinada a actuar como masa oscilante en la dirección de pivotamiento. La dirección de acción se adapta a su vez por medio de la barra angular 16 y la varilla 8. La masa desacoplada 6 provoca además un pretensado o una carga media en la dirección de pivotamiento.
La figura 16 muestra, a modo de ejemplo, una combinación de un medio de introducción de carga de acción horizontal y otro de acción vertical, que atacan ambos en el mismo marco de carga 4. Se trata de dos medios de introducción de carga pasivos. Una masa desacoplada 6 actúa en la dirección de batimiento y un elemento elástico actúa en la dirección de pivotamiento. El elemento elástico para la dirección de pivotamiento está formado como una barra 13 que se extiende verticalmente y que está fijada al suelo 3 y que actúa sobre el marco de carga a través de una varilla horizontal 8A.
La realización ilustra cómo se puede proporcionar un medio de introducción de carga para cada una de las dos direcciones en un solo marco de carga. En este caso, también se pueden combinar entre sí otros tipos de medios de introducción de carga. Por ejemplo, cada uno de los medios de introducción de carga de las figuras 5 a 12 se puede combinar con cada uno de los medios de introducción de carga de las figuras 13 a 15 para lograr una distribución del momento de flexión que, por ejemplo, se desvíe en como máximo 10 % de la distribución teórica del momento de flexión.
En el ejemplo representado, la masa desacoplada 6 provoca un pretensado en la dirección de batimiento, mientras que la barra 13 no provoca ningún pretensado en la dirección de pivotamiento.
La figura 17 muestra un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de pivotamiento, que comprende dos masas desacopladas 6A, 6B de igual tamaño, que están asentadas en extremos opuestos de un brazo de palanca soportado centralmente sobre una bisagra 10. Directamente por encima de la bisagra 10 se proporciona una barra angular 16 vertical y esta se une al marco de carga 4 mediante una varilla horizontal 8. Por las masas desacopladas, dispuestas de esta manera, el medio de introducción de carga actúa como masa oscilante exclusivamente en la dirección de pivotamiento, evitando un pretensado o una carga media en la dirección de pivotamiento a causa del posicionamiento compensador de las masas desacopladas 6A, 6B. Mediante un desplazamiento de una o ambas masas 6A, 6B o utilizando masas 6A, 6B de diferentes tamaños, se pueden ajustar la masa oscilante que actúa, así como el pretensado o la carga media.
La figura 18 muestra un medio de introducción de carga pasivo de acción asimétrica para la dirección de batimiento. Comprende dos masas desacopladas que como en la figura 17 están dispuestas en extremos opuestos de una barra 9 asentada centralmente sobre una articulación 10. Una varilla 8B está unida al lado inferior de la pala de rotor 1. La varilla 8B está desplazada con respecto a la articulación 10 para moverse hacia arriba y hacia abajo a medida que se mueve la barra, lo que corresponde a una carga de masa oscilante sobre la pala de rotor 1 en la dirección de batimiento. Mediante el tamaño de las masas 6A, 6B, su posición sobre la barra 9 y la posición de la varilla 8B sobre la barra 9, pueden adaptarse la carga de masa oscilante que actúa en la dirección de batimiento y la carga media.
La figura 19 ilustra un proceso de optimización, con cuya ayuda se puede lograr una construcción de ensayo y se pueden determinar los parámetros para el ensayo subsiguiente.
En el proceso de optimización se incluyen como magnitudes de entrada las constantes o condiciones secundarias K1 a K5 que están predefinidas y no se pueden cambiar, así como determinadas magnitudes objetivo Z1 a Z4 que han de lograrse de la mejor manera posible mediante la optimización. En un proceso de optimización de alta dimensión se adaptan entonces las variables de diseño D1-D7 para llegar a una construcción y una realización del experimento, con los que se alcancen lo mejor posible las magnitudes objetivo.
Las constantes o condiciones secundarias K1 a K4 incluyen:
- K1: la relación de frecuencia entre la carga introducida en la dirección de batimiento y en la dirección de pivotamiento. se limita a fbatimiento:Fpivotamiento = n1:n2 , donde n1 y n2 son números enteros. preferentemente fbatimiento:Fpivotamiento = 1:2 o fbatimiento:F pivotamiento = 1:1.
- K2: El intervalo de montaje admisible de los marcos de carga. Para cada pala de rotor 1 normalmente hay una distancia mínima del punto de sujeción 1' y una distancia mínima de la punta de pala. También se pueden definir zonas intermedias, críticas para el diseño, en las que no se debe encontrar ningún marco de carga. Además, habitualmente se predefine una distancia mínima entre dos marcos de carga adyacentes.
- K3: Desviación máxima de los actuadores. A causa de la configuración de los actuadores usados, pero también a las dimensiones de una nave en la que se dispone el dispositivo de ensayo, se predefine la desviación máxima que no se puede exceder.
- K4: Máxima fuerza de los actuadores. La fuerza de los actuadores está limitada por su configuración y por los límites de carga de la pala de rotor.
- K5: Ángulo de fase entre la introducción de carga en la dirección de batimiento y la dirección de la pivotamiento.
El ángulo de fase se puede ajustar para modificar una superposición de carga en la dirección de batimiento y la dirección de pivotamiento. Puede estar previsto que el ángulo de fase, por ejemplo en el caso de fbatimiento:Fpivotamiento = 1:1, se elija como 90° para que en caso de la carga máxima en una de las direcciones no haya ninguna carga en la otra dirección respectivamente. Con fbatimiento:Fpivotamiento = 1:2, como ángulo de fase puede elegirse, por ejemplo, 0° o 180°.
Las magnitudes que deben lograrse con la mayor precisión posible mediante la optimización son las magnitudes objetivo Z1-Z3:
- Z1: Distribución del momento de flexión. En primer lugar, debe lograrse que los momentos de flexión introducidos en el procedimiento correspondan con la mayor precisión posible a la distribución teórica del momento de flexión. Se evita por completo quedar por debajo de la distribución teórica del momento de flexión. Además, por ejemplo, se puede aspirar a un exceso local del momento de flexión teórico en un máximo de 10 %. La magnitud objetivo Z1 se puede priorizar sobre otras magnitudes objetivo.
- Z2: Consumo de energía. Por lo general, el consumo de energía debe mantenerse lo más bajo posible. Igualando las frecuencias de introducción de carga y las frecuencias naturales del sistema puede optimizarse el consumo de energía.
- Z3: Duración de ensayo. La duración de ensayo también debe ser lo más reducida posible, lo que a veces se puede lograr igualando las frecuencias de introducción de carga y las frecuencias naturales del sistema entre sí. - Z4: Momento de flexión medio teórico. Si las condiciones de campo de la pala de rotor se conocen a partir de una medición o una simulación, se puede ajustar un momento de flexión medio teórico adaptado a las mismas (véase a este respecto también la figura 20).
Para alcanzar los valores objetivo Z1 a Z3, como tornillos de ajuste están disponibles las variables de diseño D1 a D6 para la optimización, que se pueden variar:
- D1: Posición de los marcos de carga. La posición de los marcos de carga se puede cambiar dentro del margen definido por la constante K2, de modo que se pueden colocar marcos de carga adicionales en zonas con grandes desviaciones de la distribución teórica del momento de flexión, a través de los cuales se introduce entonces una carga por medio los medios de introducción de carga (véase D3 a D5).
- D2: Número de marcos de carga. El número de marcos de carga se puede cambiar, a su vez teniendo en cuenta la constante K2. A este respecto, normalmente se cuida de garantizar que el número de marcos de carga se mantenga lo más reducido posible, ya que en la proximidad inmediata de un marco de carga, la pala de rotor 1 no está cargada o no está cargada con la fuerza suficiente. Por ejemplo, pueden ser deseables 2 o 3 marcos de carga. - D3: Elementos elásticos. Los elementos elásticos, como se han descrito anteriormente en las figuras, representan un posible medio de introducción de carga pasivo con el que se puede influir en la distribución del momento de flexión y se puede modificar la frecuencia natural del sistema. Se pueden emplear de tal manera que los parámetros se modifiquen solo en la dirección de batimiento o en la dirección de pivotamiento. Se pueden fijar a uno o varios de los marcos de carga. Pueden realizarse con o sin pretensado o carga media.
- D4: Masas fijadas. Las masas fijadas también se pueden usar para ajustar los momentos de flexión y las frecuencias naturales del sistema. Provocan un cambio en los momentos de flexión y en las frecuencias naturales del sistema en ambas direcciones y se utilizan normalmente cuando es necesaria una adaptación que lo requiera. Las masas fijadas se pueden fijar a uno o varios de los marcos de carga.
- D5: Masas desacopladas, las masas desacopladas pueden utilizarse, como los elementos elásticos, de manera selectiva para una adaptación en la dirección de batimiento o en la dirección de pivotamiento. Los elementos desacoplados pueden tener una dirección de acción inversa en comparación con los elementos elásticos y, por consiguiente, pueden usarse para correcciones contrarias. Las masas desacopladas se pueden fijar a uno o varios de los marcos de carga. Pueden realizarse con o sin pretensado o carga media.
- D6: Compensación de frecuencia de las frecuencias de introducción de carga. Como se mencionó, las frecuencias de introducción de carga se pueden desafinar en relación con las frecuencias naturales del sistema para lograr mejor la distribución teórica del momento de flexión. Esto puede ir en detrimento del consumo de energía.
- D7: Ángulo de ataque de la pala de rotor. El ángulo de ataque (también llamado ángulo de paso) se puede modificar para adaptar la introducción de carga (véanse a este respecto también las figuras 20 y 21).
Del proceso de optimización resulta entonces una disposición concreta de marcos de carga y de medios de introducción de carga activos y pasivos dispuestos en estos, por ejemplo, la construcción que se muestra en la figura 4. También se determinan las frecuencias de introducción de carga destinados a la excitación en el procedimiento de ensayo. También puede ser que el número de ciclos se determine también en el proceso de optimización.
A este respecto, se da un ejemplo para ilustrar.
Para una pala de rotor supuesta como ejemplo, una frecuencia natural en la dirección de batimiento puede ser de 0,5 Hz y una frecuencia natural en la dirección de pivotamiento puede ser de 1 Hz en el estado no preparado. Para lograr como mínimo la carga deseada, en este ejemplo, se requieren 1 millón de ciclos en la dirección de batimiento y 3 millones de ciclos en la dirección de pivotamiento. De ello resultaría según procedimientos convencionales una duración de ensayo de 23,1 días para la dirección de batimiento y de 34,7 días para la dirección de batimiento, lo que correspondería a una duración total de ensayo de 57,8 días. De acuerdo con el procedimiento presentado aquí, las frecuencias naturales se pueden convertir en frecuencias naturales del sistema. Estas pueden tener una relación racional de 1:1, por ejemplo, ascendiendo ambos a 0,75 Hz. La amplitud de la introducción de carga en la dirección de batimiento puede modificarse de tal manera que el daño deseado también se logre en esta dirección después de 3 millones de ciclos. A continuación, el ensayo se efectúa entonces en ambas direcciones en paralelo, se finaliza simultáneamente para ambas direcciones y dura un total de 46,3 días. Por lo tanto, la duración de ensayo se reduce en un 20 % en comparación con el procedimiento convencional.
En la figura 20 están representadas las componentes de vector de momento de flexión para una sección transversal de una pala de rotor en la dirección de batimiento Mt y en la dirección de pivotamiento Ms. Ms actúa alrededor de un eje s y Mt actúa alrededor de un eje t (véase también la figura 21 en cuanto a la definición de los ejes en relación con la pala de rotor). Una elipse L5 corresponde a la superposición de un ensayo de pivotamiento uniaxial L4 y un ensayo de batimiento L3 en un ensayo biaxial con una relación de frecuencia de 1:1 y un ángulo de fase de 90°. Mediante gravitación se produce un momento de flexión medio en la dirección de batimiento, que está designado por L2 y discurre como línea horizontal en la representación. La elipse se desplaza correspondientemente a lo largo de L2 por la influencia de la gravitación.
En la figura 20 está representado además el contorno de una nube de probabilidad L7. Esta nube de probabilidad L7 reproduce trayectorias de vector de momento que normalmente se producen en el campo. Este tipo de nubes de probabilidad se determinan con la ayuda de simulaciones multicuerpo aeroservoelásticas, normalmente para diferentes casos de carga que se producen en el campo. Por lo tanto, la nube de probabilidad L7 indica un área en la que las trayectorias de vector de momento discurren en condiciones realistas.
Mediante momentos de flexión medios estáticos en la dirección de batimiento y de pivotamiento (vector L1), que se introducen con las masas desacopladas o los elementos de muelle pretensados, descritos en este documento, el punto central de la elipse L5 lograda en el procedimiento de ensayo descrito aquí, que se desplazó a lo largo de L2 bajo la influencia de la gravitación, puede seguir desplazándose ahora a lo largo del vector L1 hacia un punto L8, que representa un centro de la nube de probabilidad L7. Esto corresponde al ajuste del momento de flexión medio teórico. Alternativa o adicionalmente, mediante la inclinación (ajuste en ángulo de paso) de la pala de rotor se puede influir en la dirección de acción del vector de gravitación L2 con respecto a la elipse L5, de tal manera que coincida con la dirección de acción de L1. Mediante una adaptación del ángulo de fase superior/ inferior a 90°, la elipse puede hacerse girar contra o en el sentido de las agujas del reloj. Si además se escalan las amplitudes de pivotamiento y de batimiento, es posible convertir la elipse L5 en la elipse L6 y de esta manera aproximarse a la nube de momento L7 que se produce en el campo.
La ventaja de este procedimiento es una carga más realista (más próxima a las condiciones de campo más frecuentes) de la pala de rotor. Además, por el desplazamiento del punto central de la elipse cambia una relación de tensión R que se produce, lo que puede conducir a una reducción de los ciclos de ensayo si la distribución teórica del momento de flexión se adapta a causa del momento de flexión medio teórico cambiado, de modo que se produce un daño objetivo uniforme de las zonas cargadas a lo largo de las zonas de la pala que han de ser ensayadas (véase a este respecto, por ejemplo, la publicación Rosemeier et al. "Benefits of subcomponent over full-scale blade testing elaborated on a trailing-edge bond line design validation", Wind Energ. Sci., 3, 163 a 172, 2018, https://doi.org/10.5194/wes-3-163-2018).
La figura 21 muestra una estructura para una masa desacoplada 6 destinada a actuar como masa oscilante en la dirección de pivotamiento de una pala de rotor inclinada (de ángulo de paso ajustado). La dirección de acción se adapta por medio de la barra angular 16 y la varilla 8. La varilla 8 está montada en ángulo recto con respecto a la barra angular 16. El brazo de palanca 9 está montado paralelamente al suelo, de modo que la dirección de acción de la aceleración gravitacional de la masa 6 asimismo está orientada perpendicularmente al suelo. De esta manera, la masa desacoplada 6 provoca un pretensado o una carga media en la dirección de pivotamiento. La figura muestra el estado desviado.
La figura 21 muestra el sistema de coordenadas alrededor de cuyos ejes actúan los vectores que se muestran en la figura 20. La pala de rotor que se muestra en la figura está inclinada (ajustada en ángulo de paso) para adaptar en la influencia del momento de flexión medio causado por la gravitación en las direcciones de pivotamiento y de batimiento. A este respecto, la varilla 8 está dispuesta oblicuamente, de modo que su dirección de acción en el estado de reposo mostrado discurre en una dirección de movimiento de un modo propio del sistema en la dirección de pivotamiento.
La figura 22 muestra una realización del dispositivo de ensayo, que está concebida para realizar el procedimiento descrito, proporcionándose un marco de carga 4 y dos medios de introducción de carga activos que atacan respectivamente en el marco de carga 4, estando concebido un primer medio de introducción de carga activo 5B para la introducción de carga en una dirección de pivotamiento de la pala de rotor 1, y estando concebido un segundo medio de introducción de carga activo 5A para la introducción de carga en la dirección de batimiento de la pala de rotor 1. Además, está presente un medio de introducción de carga pasivo 13 que asimismo ataca en el marco de carga 4. El medio de introducción de carga pasivo 13 está realizado como barra elástica y actúa en la dirección de pivotamiento. Alternativa o adicionalmente, en posibles realizaciones del banco de ensayo, un medio de introducción de carga pasivo para la dirección de batimiento puede atacar en el mismo marco de carga 4. Durante la realización del procedimiento de acuerdo con la aplicación se puede cambiar una frecuencia natural del sistema para la dirección de pivotamiento y/o para la dirección de batimiento mediante un medio de introducción de carga pasivo 13. Se produce una introducción de carga cíclica por medio de los dos medios de introducción de carga activos 5A, 5B, eligiéndose una frecuencia de introducción de carga del primer medio de introducción de carga activo 5B y una frecuencia de introducción de carga del segundo medio de introducción de carga activo 5A de tal manera que su relación es racional. En una posible realización del banco de ensayo o procedimiento, no se requiere ningún marco de carga adicional.
Lista de signos de referencia
1 Pala de rotor
1' Punto de sujeción de la pala de rotor
2 Dispositivo de sujeción
3 Suelo
4 Marco de carga
5 Actuador
5' Punto de ataque de actuador
6 Masa desacoplada
7 Muelle
8 Varilla
9 Brazo de palanca
10 Bisagra
11 Articulación
12 Muelle de torsión
13 Barra elástica
14 Ballesta
15 Masa fijada
16 Barra angular
Si en una figura están presentes varios elementos de una categoría, se proveen adicionalmente de una letra para su distinción.
Constantes:
K1 Relación de frecuencia dirección de batimiento/dirección de pivotamiento K2 Intervalo de montaje admisible de los marcos de carga
K3 Desviación máxima de los actuadores
K4 Fuerza máxima de los actuadores
K5 Ángulo de fase entre la introducción de carga dirección de batimiento
/dirección de pivotamiento
Variables de diseño:
D1 Posición de los marcos de
carga
D2 Número de marcos de
carga
D3 Elementos elásticos
D4 Masas fijadas
D5 Masas desacopladas
D6 Compensación de frecuencia de las frecuencias de introducción de carga con respecto a las frecuencias naturales del sistema
D7 Ángulo de ataque (ángulo de paso) de la pala de rotor
Magnitudes objetivo:
Z1 Distribución teórica del momento de
flexión
Z2 Consumo de energía mínimo
Z3 Duración de ensayo mínima
Z4 Momento de flexión medio teórico
(punto central))

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para someter a ensayo una pala de rotor (1) de una instalación de energía eólica, en el que está predefinida una distribución teórica del momento de flexión y que comprende al menos los pasos:
- sujetar la pala de rotor (1) en un dispositivo de sujeción (2), de tal manera que un eje longitudinal de la pala de rotor (1) se extiende partiendo de un punto de sujeción (1') de la pala de rotor,
- fijar uno o varios marcos de carga (4) a la pala de rotor,
- proporcionar al menos dos medios de introducción de carga activos que atacan respectivamente en uno de los marcos de carga (4), concibiéndose un primero (5B) de los al menos dos medios de introducción de carga activos para la introducción de carga en un sentido de pivotamiento de la pala de rotor (1) y concibiéndose un segundo (5A) de los al menos dos medios de introducción de carga activos para la introducción de carga en una dirección de batimiento de la pala de rotor (1),
- proporcionar al menos dos medios de introducción de carga pasivos que atacan respectivamente en uno de los marcos de carga (4),
estando configurados los dos medios de introducción de carga pasivos de tal manera que actúan cada uno de ellos solo en una dirección,
proporcionándose al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga pasivos para ajustar la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento y proporcionándose al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga pasivos para ajustar la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento,
estando configurado al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga pasivos como elemento elástico o como masa desacoplada (6) que está soportada sobre un balancín,
siendo modificada la frecuencia natural del sistema para la dirección de pivotamiento y para la dirección de batimiento por los al menos dos medios de introducción de carga pasivos, para un sistema que comprende la pala de rotor y los al menos dos medios de introducción de carga pasivos,
- introducir carga cíclica por medio de los al menos dos medios de introducción de carga activos, eligiéndose una frecuencia de introducción de carga fpivotamiento del primer medio de introducción de carga activo (5B) y una frecuencia de introducción de carga fbatimiento del segundo medio de introducción de carga activo (5A) de tal manera que su relación es racional, de modo que fbatimiento:Fpivotamiento=n1:n2, donde n1 y n2 son números naturales y n1 y n2 no son ninguno de ellos superiores a 5, y
disponiéndose los marcos de carga (4) y los al menos dos medios de introducción de carga activos y los al menos dos medios de introducción de carga pasivos en posiciones previamente determinadas, elegidas de tal manera que una distribución del momento de flexión introducida durante la introducción de carga cíclica no queda por debajo de la distribución teórica del momento de flexión y no la supera en más de 20 %, preferentemente en no más de 15 %, de forma particularmente preferente en no más de 10 %.
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los al menos dos medios de introducción de carga pasivos se disponen de tal manera que la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento coincida con la frecuencia de introducción de carga en la dirección de batimiento o que, para incorporar una carga adicional, se desvíe en no más de 10 % de la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento y/o en el que los al menos dos medios de introducción de carga pasivos se disponen de tal manera que la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento coincida con la frecuencia de introducción de carga en la dirección de pivotamiento o que, para aportar una carga adicional, se desvíe en no más de 10 % de la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento.
3. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que los al menos dos medios de introducción de carga activos son controlados o regulados para ajustar y mantener la relación entre la frecuencia de introducción de carga del primer medio de introducción de carga activo (5B) y la frecuencia de introducción de carga del segundo medio de introducción de carga activo (5A).
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la pala de rotor (1) se sujeta de tal manera que el eje longitudinal de la pala de rotor (1) se extiende sustancialmente horizontalmente y la dirección de pivotamiento está orientada horizontalmente.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que los al menos dos medios de introducción de carga activos y/o al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga pasivos están anclados externamente.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación entre la frecuencia de introducción de carga del primer medio de introducción de carga (5B) y la frecuencia de introducción de carga del segundo medio de introducción de carga es de 1:1,2:1 o 1:2.
7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que se determina una distribución de las trayectorias de vector de momento que se producen en el campo, preferentemente por medio de una simulación multicuerpo aeroservoelástica, y un momento de flexión medio teórico es ajustado por los medios de introducción de carga pasivos, preferentemente por las masas desacopladas (6) y/o por un pretensado de los elementos elásticos, de tal manera que un punto central de las trayectorias de vector de momento generadas mediante los medios de introducción de carga activos se encuentre dentro de la distribución de las trayectorias de vector de momento que se producen en el campo, adaptándose en particular las trayectorias de vector de momento generadas por los medios de introducción de carga activos a un contorno de la distribución de las trayectorias de vector de momento que se producen en el campo, mediante la inclinación de la pala de rotor (1) en el o contra el sentido de las agujas del reloj alrededor de su eje longitudinal.
8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las trayectorias de vector de momento generadas por los medios de introducción de carga activos se adaptan a un contorno de la distribución de las trayectorias de vector de momento que se producen en el campo, siendo ajustado un ángulo de fase entre la introducción de carga en la dirección de pivotamiento y la introducción de carga en la dirección de batimiento.
9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la relación entre las frecuencias de introducción de carga es de 1:1 y el ángulo de fase entre la introducción de carga en la dirección de pivotamiento y la introducción de carga en la dirección de batimiento asciende a entre 0° y 180°, preferentemente a entre 45° y 135°, de manera particularmente preferente a 90°.
10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, en el que la relación entre las frecuencias de introducción de carga es de 1:2 o 2:1 y el ángulo de fase entre la introducción de carga en la dirección de pivotamiento y la introducción de carga en la dirección de batimiento es de 0° o 180°.
11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que la distancia mínima entre marcos de carga adyacentes es de 1 m.
12. Dispositivo de ensayo para someter a ensayo una pala de rotor (1) conforme a un procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende
- la pala de rotor (1),
- un dispositivo de sujeción (2) para sujetar la pala de rotor (1) en un punto de sujeción (1') de la pala de rotor (1), de modo que un eje longitudinal de la pala de rotor (1) se extiende sustancialmente de manera horizontal partiendo del punto de sujeción (1'),
uno o varios marcos de carga (4) para la fijación a la pala de rotor (1),
al menos dos medios de introducción de carga activos que están fijados respectivamente a uno de los marcos de carga (4),
al menos dos medios de introducción de carga pasivos que están fijados respectivamente a uno de los marcos de carga (4),
estando configurados los dos medios de introducción de carga pasivos de tal manera que cada uno de ellos actúa solo en una dirección,
estando concebido al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga pasivos para ajustar la frecuencia natural del sistema en la dirección de batimiento y estando concebido al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga pasivos para ajustar la frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento,
estando concebido al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga activos para la introducción de carga en la pala de rotor (1) en una dirección de pivotamiento y estando concebido al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga activos para la introducción de carga en la pala de rotor (1) en una dirección de batimiento,
y estando anclado externamente al menos uno de los al menos dos medios de introducción de carga pasivos comprendiendo un elemento elástico y/o una masa desacoplada que está soportada sobre el balancín, y estando concebido para ajustar una frecuencia natural del sistema en la dirección de pivotamiento o en la dirección de batimiento, para un sistema que comprende la pala de rotor y los al menos dos medios de introducción de carga pasivos,
comprendiendo además un dispositivo de control que está concebido para regular una frecuencia de introducción de carga fpivotamiento del primer medio de introducción de carga activo y una frecuencia de introducción de carga fbatimiento del segundo medio de introducción de carga activo de tal manera que una relación entre estas dos frecuencias de introducción de carga es racional, de modo que fbatimiento:Fpivotamiento=n1:n2, donde n1 y n2 son números naturales y n1 y n2 no son ninguno de ellos superiores a 5,
disponiéndose los marcos de carga (4) y los al menos dos medios de introducción de carga activos y los al menos dos medios de introducción de carga pasivos en posiciones previamente determinadas, elegidas de tal manera que la distribución del momento de flexión introducida durante la introducción de carga cíclica no queda por debajo de la distribución teórica del momento de flexión y no la supera en más del 20 %, preferentemente en no más del 15 %, de forma particularmente preferente en no más del 10 %.
13. Dispositivo de ensayo de acuerdo con la reivindicación 12, en el que los medios de introducción de carga activos están configurados como actuador hidráulico, neumático o eléctrico y están preferentemente anclados externamente.
14. Dispositivo de ensayo de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 o 13, en el que el elemento elástico está configurado como muelle o muelle de torsión o barra o ballesta y preferentemente está anclado externamente.
15. Dispositivo de ensayo de acuerdo con una de las reivindicaciones 12 a 14, en el que el elemento elástico comprende un material compuesto de fibras, preferentemente con fibras de vidrio y/o fibras de carbono.
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