ES3058489T3

ES3058489T3 - Wind turbine blade and method

Info

Publication number: ES3058489T3
Application number: ES18724293T
Authority: ES
Inventors: Nilsson Van Kalken Jordy Hertel
Original assignee: LM Wind Power AS
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2026-03-11
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: MA49327A; CN110892150A; EP3631196B1; CN110892150B; EP3631196A1; US11719220B2; WO2018215460A1; US20200116122A1

Abstract

Esta invención se refiere a un método y a una pala de aerogenerador, en el que uno o más dispositivos modificadores del flujo de aire se fijan a una pala de aerogenerador con un perfil aerodinámico base. Este perfil está configurado para soportar sustancialmente la carga estructural de esta pala de aerogenerador modificada. El dispositivo modificador del flujo de aire se fabrica mediante impresión 3D o mecanizado 3D y, opcionalmente, se recubre o lamina antes de su fijación. Una vez fijado, el dispositivo modificador del flujo de aire puede recubrirse o laminarse adicionalmente antes de trabajar las superficies exteriores hasta obtener su forma final. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Pala de turbina eólica y procedimiento

[0003] Campo técnico

[0004] La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un dispositivo para modificar el perfil aerodinámico de una pala de turbina eólica, en el que el dispositivo tiene un perfil conformado aerodinámicamente complejo que define una superficie exterior y una superficie de contacto opuesta que está conformada para seguir el perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica.

[0005] La presente invención se refiere, además, a un dispositivo como se describe anteriormente, un procedimiento de modificación del perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica y una pala de turbina eólica del mismo.

[0006] Antecedentes

[0007] Es bien conocido que las palas de turbina eólica prefabricadas se pueden equipar con diversos tipos de dispositivos que modifican el perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica. El documento US 9347433 B1 divulga un conjunto dual de palas de turbina eólica, en el que cada pala de turbina eólica comprende una pluralidad de tubérculos fabricados por separado que están fijados al borde de ataque de la pala de turbina eólica.

[0008] Es conocido, además, que las películas con conformación de dentículo (“riblet shaped films”) se pueden fabricar usando una herramienta maestra, donde dichas películas de dentículo se pueden fijar a la superficie de pala hacia el borde de salida por medio de una capa adhesiva aplicada a esta película de dentículo, como se divulga por Leonardo P. Chamorro,et al. La película del dentículo debe disponerse en la mitad exterior, preferentemente en un 25 % exterior, de la pala de turbina eólica para una producción de potencia óptima.

[0009] También es conocido que los dispositivos de modificación de flujo de aire se pueden fijar creando un rebajo en la superficie exterior de la concha de pala y colocando el dispositivo de modificación de flujo de aire en ese rebajo, como se describe en el documento EP 2742233 B1. El rebajo se puede formar eliminando material de la superficie exterior terminada, sin embargo, esto reduce la integridad estructural de la concha de pala. El rebajo también se puede formar mediante el uso de una plantilla que se coloca en la superficie exterior antes de la etapa de acabado y a continuación se retira después de completar la etapa de acabado. Esto requiere una colocación precisa de la plantilla y añade etapas adicionales al proceso de fabricación.

[0010] La pala de turbina eólica se puede fabricar colocando capas de un laminado de un material de fibra en un molde, a continuación se introduce resina en el material de fibra y finalmente se cura para formar una parte de concha de pala curada con un perfil aerodinámico deseado. Un material de núcleo puede disponerse entre dos conjuntos de capas de material de fibra para formar una estructura de sándwich. Las partes de concha de pala curadas se pueden unir entre sí por medio de un adhesivo para formar la pala de turbina eólica, después de lo cual las superficies exteriores de la concha de pala combinada se trabajan a su conformación terminada.

[0011] Los dispositivos que modifican el perfil aerodinámico también pueden integrarse en la pala de turbina eólica durante la fabricación. El documento US 2012/061522 A1 divulga una pala de turbina eólica de este tipo que tiene un perfil en conformación de onda que se extiende en la dirección longitudinal, en la que el patrón de ondas está integrado tanto en el lado de presión como en el lado de succión. Cada onda se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida. El documento WO 2013/130161 A1 también divulga una pala de turbina eólica de este tipo que tiene dos partes de concha de pala que están unidas en los bordes de salida y de ataque respectivamente, en la que ambas partes de concha tienen un perfil de borde de ataque en conformación de onda.

[0012] La integración de dichos dispositivos requiere un molde con una superficie de moldeo de conformación única para formar el perfil aerodinámico modificado de la pala de turbina eólica. Este perfil aerodinámico modificado también se puede formar colocando incrustaciones de molde positivas en la superficie de moldeo y/o integrando elementos de molde negativos en la superficie de moldeo. A continuación se aplican capas de un material de fibra sobre estas incrustaciones de molde y/o dentro de estos elementos de molde, se infunden con resina y finalmente se curan para formar integralmente los dispositivos. Sin embargo, esto requiere un proceso de colocación complejo y lento y aumenta el riesgo de que se produzcan arrugas en la concha de pala curada.

[0013] Estos dispositivos de modificación de perfil aerodinámico generalmente están diseñados para, por ejemplo, aumentar el rendimiento aerodinámico, reducir los vórtices del borde de salida y los ruidos de los mismos, proteger la pala de turbina eólica contra los rayos o la erosión, o reducir la acumulación de hielo en la pala de turbina eólica. Por tanto, la complejidad del perfil aerodinámico de dichos dispositivos puede variar dependiendo de su propósito deseado. Sin embargo, la integración de dispositivos modificadores de flujo de aire que tienen un perfil aerodinámico complejo es muy difícil de lograr usando técnicas de estratificación convencionales.

[0014] El documento EP 2778392 A1 divulga una pala de turbina eólica con un dispositivo de modificación de perfil alar fijado al lado de succión y/o al lado de presión, en la que el dispositivo de modificación de perfil alar tiene un cuerpo continuo sólido o un cuerpo hueco. El dispositivo de modificación de flujo de aire está dispuesto en el borde de salida de la pala de turbina eólica para proporcionar un perfil plano modificado, en el que el dispositivo de modificación de perfil alar se fija usando una capa adhesiva o sujetadores mecánicos. La técnica anterior adicional se divulga en los documentos DE 102014203442 A1 y EP 2182203 A2.

[0015] Objetivo de la invención

[0016] Un objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento y una pala de turbina eólica que solucione los problemas mencionados anteriormente. La presente invención se expone en el conjunto de reivindicaciones adjunto.

[0017] Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento y una pala de turbina eólica que permita una producción simple y barata de dispositivos de modificación de flujo de aire que tengan un perfil aerodinámico complejo.

[0018] Otro objetivo más de la invención es proporcionar un procedimiento y una pala de turbina eólica que reduzca el tiempo total de fabricación.

[0019] Descripción detallada de la invención

[0020] No se reivindica un procedimiento de fabricación de un dispositivo para modificar un perfil aerodinámico de una pala de turbina eólica, teniendo la pala de turbina eólica un perfil aerodinámico de base, en el que el procedimiento comprende:

[0021] - fabricar un dispositivo configurado para fijarse a la pala de turbina eólica, en el que el dispositivo comprende un cuerpo que tiene al menos una superficie exterior y al menos una superficie de contacto, la al menos una superficie de contacto está conformada para seguir sustancialmente el contorno de dicho perfil aerodinámico de base, cuando se fija, en el que el cuerpo forma un perfil complejo que se extiende en una dirección de la cuerda y además en una dirección longitudinal, el perfil complejo está configurado para modificar dicho perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica, cuando se fija, caracterizado por que

[0022] - dicho dispositivo se fabrica mediante impresión tridimensional y/o mediante mecanización tridimensional de un elemento de base de dicho dispositivo, y

[0023] - en el que al menos una capa de material de fibra o un recubrimiento se aplica sobre al menos una parte de dicha al menos una superficie exterior.

[0024] Esto proporciona un procedimiento barato y simple de fabricación de dispositivos que tienen un perfil complejo configurado para modificar el perfil aerodinámico de una pala de turbina eólica. El presente procedimiento es particularmente adecuado para la producción en serie de dispositivos con un perfil complejo. Esto permite que el presente dispositivo se fabrique por separado de la pala de turbina eólica en un entorno controlado, por ejemplo, usando un proceso de fabricación automatizado. No es necesario moldear por fundición el dispositivo directamente sobre la pala de turbina eólica prefabricada usando moldes especialmente diseñados, tal como se describe en el documento US 2012/0313291 A1. El presente procedimiento puede usarse de forma ventajosa para fabricar y fijar dispositivos que tienen un perfil aerodinámico avanzado que es demasiado complejo para formarse integralmente durante la fabricación de la pala de turbina eólica usando procesos de estratificación convencionales.

[0025] El presente dispositivo está configurado para alterar el rendimiento aerodinámico o estructural de la pala de turbina eólica durante el funcionamiento. Por ejemplo, el dispositivo puede funcionar como un enderezador o modificador avanzado del flujo de aire, un dispositivo de mejora de la proporción de sustentación respecto a arrastre o un dispositivo de control de pérdida o posterior a la pérdida. Cada uno de los cuales puede tener un perfil complejo, por ejemplo, un perfil sustancialmente tridimensional (3D), que se extiende en las direcciones de la cuerda y longitudinal. Aquí, el término "complejo" se entiende como una estructura con un gradiente de superficie exterior que cambia significativamente a lo largo de una longitud en la dirección de la cuerda y una longitud longitudinal. Las dimensiones de este perfil 3D pueden seleccionarse dependiendo de las dimensiones del perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica. En un ejemplo, el radio del perfil complejo puede, en la dirección de la cuerda y/o la dirección longitudinal, no ser más de 3 veces el radio del borde de ataque de la curvatura local en la dirección de la cuerda del perfil de base de la pala de turbina eólica. En un ejemplo, los tubérculos de borde de ataque convencionales tienen una curvatura de superficie local ubicada dentro de un intervalo delimitador inferior, mientras que el presente dispositivo tiene una curvatura de superficie ubicada dentro de un intervalo delimitador superior por encima de este intervalo delimitador inferior.

[0026] [0017]Las técnicas convencionales de fabricación de gran volumen, tales como la extrusión o las piezas fundidas, pueden usar moldes o matrices impresos en 3D en los que se pueden moldear los dispositivos convencionales. Sin embargo, los procesos de moldeo convencionales tienen restricciones con respecto a la complejidad del perfil que se puede producir. Por lo tanto, los dispositivos fabricados mediante dichos procedimientos convencionales tienen un perfil simple, por ejemplo, un perfil bidimensional (2D), con un perfil de sección transversal uniforme que se extiende en la dirección de la cuerda o longitudinal. Las barreras de pérdida alargadas convencionales y el dispositivo de modificación de perfil aerodinámico del documento EP 2778392 A1 son ejemplos de dicho perfil 2D. Dichos perfiles 2D tienen un gradiente de superficie sustancialmente constante en dicha dirección de la cuerda o longitudinal, mientras que el gradiente de superficie puede variar en la otra dirección.

[0027] De acuerdo con un modo de realización, dicho dispositivo se fabrica mediante impresión tridimensional de un elemento de base del dispositivo, que se mecaniza sustancialmente tridimensional en el segundo perfil.

[0028] El presente dispositivo puede imprimirse en el perfil complejo deseado usando tres impresiones 3D. Aquí, "impresión 3D" se define como la aplicación de capas sucesivas de polvos, filamentos, alambres o resina para formar el perfil 3D deseado. El dispositivo también se puede mecanizar en el perfil deseado usando mecanización 3D. Aquí, la "mecanización 3D" se define como la eliminación de material de un elemento de base para conformar el elemento de base en el perfil 3D deseado, incluido el fresado, el corte por láser o el corte por chorro de agua. Dicho elemento de base puede ser, por ejemplo, una masa bruta o bloque con un perfil arbitrario que a continuación se mecanizan en el perfil final. El elemento de base también puede ser un elemento impreso en 3D con un perfil bruto que a continuación se mecaniza en el perfil final. Esto proporciona una forma barata y sencilla de fabricar dispositivos con cualquier perfil complejo para modificar el perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica. Esto elimina la necesidad de complicados procesos de estratificación o el uso de incrustaciones de molde o elementos de molde separados, reduciendo de este modo los costes y el tiempo total de fabricación.

[0029] Se puede usar un modelo, por ejemplo, un modelo de diseño asistido por ordenador (CAD), de la pala de turbina eólica para fabricar el presente dispositivo. De forma alternativa, se puede usar un molde macho o positivo de la pala de turbina eólica, opcionalmente una parte del mismo, para fabricar el presente dispositivo.

[0030] De acuerdo con un modo de realización, dicha al menos una capa de material de fibra se infunde o inyecta con un aglutinante termoplástico o una resina termoestable.

[0031] Al menos una capa de un material de fibra puede disponerse en al menos las superficies exteriores del presente dispositivo. Dicha al menos una capa puede extenderse además a lo largo de las superficies de contacto del dispositivo. Se puede disponer una pluralidad de capas en las superficies exteriores y, opcionalmente, a lo largo de las superficies de contacto, formando de este modo un laminado de material de fibra. La capa o laminado se puede usar en combinación con un recubrimiento, como se menciona a continuación. Por ejemplo, el dispositivo puede prelaminarse y a continuación recubrirse, o viceversa. Por tanto, el dispositivo puede fijarse mediante sobrelaminación, lo que proporciona una transición suave y sin costuras.

[0032] Las fibras pueden ser, por ejemplo, fibras de vidrio, fibras de carbono o una mezcla de fibras de carbono y fibras de vidrio.

[0033] La o las capas se pueden aplicar usando un proceso de estratificación, después del cual se puede introducir una resina termoestable o aglutinante termoplástico en las capas, por ejemplo, usando infusión al vacío (VARTM) o inyección de resina (RTM), y finalmente curar. De forma alternativa, la resina o el aglutinante se pueden introducir antes de la estratificación, formando de este modo una estructura preformada adecuada para ser conformada para seguir el segundo perfil del dispositivo.

[0034] La o las capas pueden aplicarse antes de la fijación de modo que la o las capas puedan extenderse a lo largo de las superficies exteriores y, opcionalmente, más a lo largo de las superficies de contacto del dispositivo. Por tanto, el dispositivo puede prelaminarse por separado de la pala de turbina eólica. En algunos casos, esto puede permitir una estratificación más controlada.

[0035] De acuerdo con un modo de realización, se aplica además un recubrimiento sobre dicha al menos una capa.

[0036] Se puede aplicar un recubrimiento protector directamente a al menos las superficies exteriores del dispositivo, o una parte principal del mismo, o sobre la o las capas de fibra anteriores, es decir, capas de material de fibra. El recubrimiento se puede aplicar además a todas las superficies del dispositivo, incluyendo las superficies exteriores y las superficies de contacto. Se puede usar cualquier técnica de aplicación para aplicar el recubrimiento, por ejemplo, pulverización o pintura. Esto permite que las superficies exteriores del dispositivo estén protegidas de cualquier impacto ambiental, erosión o desgaste.

[0037] El recubrimiento puede ser un recubrimiento de gel que comprende polímero, uretano, poliéster u otro material adecuado. Opcionalmente, se puede aplicar además una capa de acabado de pintura a la capa recubierta.

[0038] El recubrimiento se puede realizar antes de que el presente dispositivo se haya fijado a la pala de turbina eólica. Por tanto, el recubrimiento puede cubrir las superficies exteriores y, opcionalmente, además las superficies de contacto, formando de este modo una capa protectora que, parcial o totalmente, se extiende alrededor del dispositivo. Por tanto, el dispositivo puede recubrirse previamente antes de la fijación.

[0039] No se reivindica un dispositivo para modificar un perfil aerodinámico de una pala de turbina eólica, comprendiendo el dispositivo un cuerpo que forma un perfil complejo que se extiende en una dirección de la cuerda y además en una dirección longitudinal, el cuerpo tiene al menos una superficie exterior y al menos una superficie de contacto, el dispositivo está configurado para modificar un perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica, cuando se fija, en el que la al menos una superficie de contacto está conformada para seguir sustancialmente un contorno de dicho perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica, caracterizado por que al menos una capa de material de fibra o un recubrimiento se extiende sobre al menos una parte de dicha al menos una superficie exterior.

[0040] Esto proporciona un dispositivo adecuado para modificar el perfil aerodinámico de una pala de turbina eólica, en el que el dispositivo está configurado para fijarse a la pala de turbina eólica. El dispositivo tiene un perfil complejo adaptado para un propósito aerodinámico particular y/o para una ubicación de instalación particular en la pala de turbina eólica. Esto permite que el dispositivo comprenda una estructura simple y liviana que tenga un perfil complejo, por ejemplo, un perfil 3D avanzado, en comparación con los dispositivos convencionales formados integralmente en la pala de turbina eólica. El dispositivo tiene una longitud local medida en la dirección longitudinal, una anchura local medida en la dirección de la cuerda y una altura local medida en una dirección del grosor. La superficie exterior del dispositivo tiene un gradiente de superficie local que varía a lo largo de la longitud local y más a lo largo de la anchura local.

[0041] El dispositivo tiene de forma ventajosa una o más superficies de contacto con un perfil de superficie que coincide sustancialmente con el perfil de pala local en la ubicación de instalación deseada. Las superficies de contacto pueden, por ejemplo, estar formadas por una parte de base del presente dispositivo. Esto permite que el dispositivo siga el perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica y, por tanto, forme un ajuste sustancialmente ceñido.

[0042] La parte de base puede tener un perfil de borde cónico que forma el borde periférico del dispositivo. El grosor local del perfil de borde puede estrecharse desde un primer grosor ubicado hacia el centro del dispositivo y hasta un segundo grosor ubicado en o cerca del borde periférico. El borde periférico puede tener, por ejemplo, un borde redondeado o biselado. Esto permite una transición suave y un flujo de aire más óptimo sobre el área de transición.

[0043] El presente dispositivo tiene además una o más superficies exteriores con un perfil de superficie definido por su perfil 3D. Las superficies exteriores pueden, por ejemplo, estar conformadas por el cuerpo que forma una parte aerodinámica del presente dispositivo. La parte aerodinámica puede imprimirse en 3D sobre la parte base. De forma alternativa, la parte aerodinámica y la parte de base pueden estar formadas integralmente en una sola pieza. Esto permite que el dispositivo tenga un perfil de superficie avanzado adaptado para modificar el flujo de aire aerodinámico sobre la pala de turbina eólica.

[0044] En un modo de realización alternativo, el presente dispositivo puede fabricarse directamente en la pala de turbina eólica usando cualquier técnica adecuada. Por tanto, el cuerpo conformado aerodinámicamente puede fabricarse en la superficie de pala del perfil de base de la pala de turbina eólica. Se puede disponer una capa o capas protectoras de un material de fibra en las áreas de transición y/o las superficies exteriores, como se menciona anteriormente. Por tanto, el presente dispositivo puede fabricarse y fijarse directamente en el sitio.

[0045] De acuerdo con un modo de realización, dicho cuerpo está hecho de un material plástico o compuesto, un material de espuma o compuesto, o un material reforzado con fibra o compuesto.

[0046] El dispositivo, o cuerpo del mismo, puede estar hecho de un material plástico o compuesto, tal como polímero, poliamida, poliéster, polipropileno, elastómero o resina. Por ejemplo, pero sin limitarse a, acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), poli(ácido láctico) (Pla), polietileno (por ejemplo, HDPE), SLS Nylon<®>, plásticos opacos rígidos (por ejemplo, Vero) o plásticos similares al caucho (por ejemplo, Tango o Agilus). El dispositivo o cuerpo también puede estar hecho de un material de espuma o compuesto, tal como polímero, poliuretano, polietileno, PVC o epoxi. El dispositivo o cuerpo también puede estar hecho de un material reforzado con fibra o compuesto, tal como Nylon<®>reforzado con fibra o polímero reforzado con fibra, en el que dichas fibras pueden estar hechas de carbono, vidrio, aramida o Kevlar<®>. El dispositivo o cuerpo también puede estar hecho de un metal o aleación de metal, tal como titanio, acero inoxidable, hierro, aluminio o cromo cobalto. De forma alternativa, el dispositivo puede estar hecho de una mezcla de materiales, tales como alumide<®>.

[0047] De acuerdo con un modo de realización, dicho dispositivo comprende un primer subdispositivo y un segundo subdispositivo, en el que el primer subdispositivo y el segundo subdispositivo están configurados para unirse entre sí y/o a la pala de turbina eólica.

[0048] El dispositivo puede comprender un primer subdispositivo y al menos un segundo subdispositivo que están unidos entre sí y/o unidos a la pala de turbina eólica, por ejemplo, por medio de una capa adhesiva, un acoplamiento o sujetadores mecánicos, o por sobrelaminación. Los primer y segundo subdispositivos pueden estar dispuestos en superficies o bordes laterales opuestos de la pala de turbina eólica. De forma alternativa, el dispositivo puede ser un único dispositivo continuo. El dispositivo continuo puede encerrar un extremo de punta de la pala de turbina eólica, o extenderse sobre una parte de borde de ataque de la pala de turbina eólica. El dispositivo continuo también puede extenderse sobre una parte del lado de presión y/o el lado de succión de la pala de turbina eólica.

[0049] El presente dispositivo se fabrica de forma ventajosa como una pieza separada, lo que permite una producción en serie más rápida y barata. El presente dispositivo puede estar provisto además de un perfil 3D avanzado que permite un control más optimizado del flujo de aire sobre la pala de turbina eólica.

[0050] Un objetivo de la invención se logra además mediante un procedimiento de modificación de un perfil aerodinámico de una pala de turbina eólica, teniendo la pala de turbina eólica una longitud de al menos 35 metros medida entre una raíz de pala y un extremo de punta, en el que el procedimiento comprende las etapas de: - colocar al menos una capa de un material de fibra en un molde,

[0051] - introducir una resina en dicha al menos una capa de material de fibra, por ejemplo, usando infusión al vacío (VARTM) o inyección de resina (RTM),

[0052] - curar sustancialmente dicha resina en el material de fibra para formar al menos una parte de pala curada de la pala de turbina eólica,

[0053] - trabajar una superficie lateral de dicha al menos una parte de pala curada en una superficie exterior terminada que define un lado de presión o succión de la pala de turbina eólica, en el que el procedimiento comprende además las etapas de:

[0054] - fijar al menos un dispositivo a la al menos una parte de pala curada, en el que dicho al menos un dispositivo (19) es para modificar un perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica (5), comprendiendo dicho al menos un dispositivo (19) un cuerpo (24) que forma un perfil complejo que se extiende en una dirección de la cuerda y además en una dirección longitudinal, el cuerpo (24) tiene al menos una superficie exterior (21) y al menos una superficie de contacto (20), dicho al menos un dispositivo (19) está configurado para modificar un perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica (5), cuando está fijado, en el que la al menos una superficie de contacto (20) está conformada para seguir sustancialmente un contorno de dicho perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica (5), en el que al menos una capa de material de fibra se extiende sobre al menos una parte de dicha al menos una superficie exterior (21), en el que dicha fijación de al menos un dispositivo (19) a la al menos una parte de pala curada comprende aplicar al menos una capa de material de fibra sobre al menos una parte de la al menos una superficie exterior y además sobre una parte de la superficie lateral de la al menos una parte de pala curada, en el que dicha al menos una capa de material de fibra se infunde o se inyecta con un aglutinante termoplástico o una resina termoestable, en el que dicho al menos un dispositivo (19) comprende un primer subdispositivo (19a) y un segundo subdispositivo (19b), en el que el primer subdispositivo (19a) está dispuesto en el lado de succión (13) y el segundo subdispositivo (19b) está dispuesto en el lado de presión (12), en el que el primer y segundo subdispositivo (19a, 19b) juntos forman un perfil aerodinámico ondulado de la pala de turbina eólica (5), y en el que las crestas o valles locales del primer y segundo subdispositivo (19a, 19b) sobresalen desde la superficie lateral respectiva de la pala de turbina eólica (5) y están desplazados entre sí en la dirección longitudinal o de la envergadura.

[0055] El presente procedimiento es particularmente adecuado para fabricar palas de turbina eólica que tienen una longitud de pala medida desde una raíz de pala hasta un extremo de punta de al menos 35 metros, preferentemente al menos 50 metros. La pala de turbina eólica puede, por ejemplo, comprender dos o más partes de pala, por ejemplo, partes de concha de pala, que se unen entre sí durante la fabricación. La pala de turbina eólica también puede comprender dos o más partes de pala, por ejemplo, secciones de pala, que se unen entre sí después de la fabricación.

[0056] Las partes de pala o la pala de turbina eólica se fabrican de forma ventajosa con un perfil aerodinámico de base, por ejemplo, un perfil no modificado sin dispositivos fijados o formados integralmente, simplificando de este modo el proceso y los costes de fabricación. Por tanto, el perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica puede modificarse sin afectar a la integridad estructural de la concha de pala.

[0057] [0044]La pala de turbina eólica está configurada para soportar sustancialmente todas las cargas estructurales durante el funcionamiento, mientras que la capa o laminado aplicado a las superficies exteriores del presente dispositivo no están configurados para soportar ninguna carga estructural alta durante el funcionamiento. Dependiendo del perfil y la estructura particulares del presente dispositivo, el dispositivo, por ejemplo, la capa o laminado aplicado a las superficies exteriores, puede soportar de forma alternativa una cantidad limitada de cargas estructurales durante el funcionamiento.

[0058] El término "trabajo" incluye cualquier acabado, tal como esmerilado, pulido, recubrimiento y/o pintura de las superficies exteriores del dispositivo y/o de la pala de turbina eólica.

[0059] Las capas de fibra individuales del laminado anterior pueden formar un primer borde periférico dispuesto en la superficie de pala, que se extiende en la dirección de la cuerda y/o longitudinal. El primer borde periférico puede tener un perfil de borde cónico, formando de este modo una transición suave en la superficie de pala. Las capas de fibra individuales del laminado anterior pueden formar además un segundo borde periférico dispuesto en la superficie exterior del dispositivo, que también se extiende en la dirección de la cuerda y/o longitudinal. El primer borde periférico puede tener además un perfil de borde cónico, formando de este modo una transición suave en la superficie exterior del dispositivo. Esto proporciona una transición suave que requiere un mínimo de trabajo.

[0060] De acuerdo con un modo de realización, dicha al menos una parte de pala comprende una primera parte de pala y una segunda parte de pala, en el que el al menos un dispositivo se fija antes o después de unir dichas primera y segunda partes de pala.

[0061] El presente dispositivo se puede fijar en un proceso posterior al moldeo durante la fabricación de la pala de turbina eólica. Por ejemplo, la fijación del presente dispositivo se puede realizar antes de unir las dos partes de concha de pala o antes de trabajar las partes de concha de pala unidas en su conformación exterior terminada.

[0062] Las superficies exteriores del dispositivo y de la pala de turbina eólica se pueden trabajar, a continuación, en su conformación final en una etapa combinada, ahorrando de este modo tiempo y reduciendo el número total de etapas del proceso. Por tanto, se puede trabajar un área de transición entre el dispositivo y la pala de turbina eólica en un perfil aerodinámico suave, minimizando de este modo cualquier cambio abrupto en el flujo de aire. Aquí, el "área de transición" incluye la superficie de borde periférico del dispositivo, una parte de superficie exterior contigua del dispositivo y una parte de superficie de pala adyacente de la pala de turbina eólica.

[0063] El presente procedimiento también puede implementarse adecuadamente como un proceso posterior a la fabricación, por ejemplo, después de trabajar las partes de concha de pala unidas en su conformación exterior terminada o después de unir las secciones de pala entre sí. El recubrimiento o pintura aplicado durante la etapa de acabado puede omitirse del área de instalación del dispositivo o retirarse antes de la fijación del dispositivo. A continuación, las superficies exteriores del dispositivo se pueden trabajar en su conformación de acabado en una segunda etapa de trabajo o en una etapa de trabajo suplementaria. Esta segundo etapa o etapa de trabajo suplementaria puede incluir trabajar el área de transición en un perfil de transición suave como se menciona anteriormente.

[0064] El dispositivo puede fabricarse y/o trabajarse en su conformación terminada por separado de la pala de turbina eólica. El dispositivo terminado puede transportarse al sitio de la pala de turbina eólica y a continuación fijarse a la pala de turbina eólica sin el uso de moldes especialmente diseñados. El dispositivo también se puede conectar a la pala de turbina eólica antes del transporte.

[0065] El proceso posterior a la fabricación o el proceso posterior al moldeo anterior puede incluir la aplicación del recubrimiento sobre la superficie exterior trabajada del dispositivo y al menos las partes de superficie de pala trabajadas adyacentes. Esto puede permitir una aplicación y, por tanto, el grosor uniforme del recubrimiento.

[0066] De acuerdo con la invención, dicho al menos un dispositivo comprende un primer subdispositivo y un segundo subdispositivo, en el que el primer subdispositivo está dispuesto en el lado de succión y el segundo subdispositivo está dispuesto en el lado de presión.

[0067] Los subdispositivos individuales se pueden unir antes o durante la fijación del presente dispositivo. Cada subdispositivo tiene una superficie de contacto local para entrar en contacto con otro subdispositivo, en el que los subdispositivos pueden adherirse entre sí o fijarse mecánicamente por medio de un acoplamiento mecánico adecuado o mediante sujetadores. De forma alternativa, los subdispositivos pueden unirse aplicando uno o más sobrelaminados sobre el área de transición entre los dos subdispositivos. Cada sobrelaminado comprende una o más capas de material de fibra que se infunden o inyectan con un aglutinante termoplástico o una resina termoestable. El aglutinante termoplástico o la resina termoestable se cura o calienta para formar la junta superpuesta. Esto proporciona una transición suave que reduce el impacto sobre el rendimiento aerodinámico.

[0068] Los subdispositivos individuales se fijan a la superficie de pala de turbina eólica de manera similar.

[0069] [0056]El presente dispositivo puede fijarse adicionalmente en su ubicación de instalación usando un adhesivo. El adhesivo puede ser, por ejemplo, un adhesivo fluido o una película o cinta adhesiva. El adhesivo se puede aplicar a las superficies de contacto del dispositivo y/o a las superficies de pala locales coincidentes de la pala de turbina eólica. Una capa de cubierta extraíble puede proteger el adhesivo antes de su fijación. Por ejemplo, el dispositivo puede mantenerse inicialmente en su lugar mediante adhesivo y a continuación fijarse aplicando un laminado de capas de fibra sobre el área de transición. Esto permite una fijación rápida y sencilla.

[0070] Opcionalmente, se puede usar una herramienta de instalación para alinear correctamente el dispositivo en la pala de turbina eólica durante la fijación. La herramienta de instalación puede comprender medios, por ejemplo, una cavidad, para recibir el dispositivo antes de la alineación. La herramienta de instalación puede comprender además medios, por ejemplo, marcas de referencia o elementos espaciadores, para colocar el dispositivo en su ubicación de instalación correcta en la pala de turbina eólica, por ejemplo, en la parte de concha de pala o la sección de pala. Una vez que se ha fijado el dispositivo, se puede retirar la herramienta de instalación. Esto permite una colocación precisa del dispositivo en múltiples palas de turbina eólica.

[0071] En un modo de realización alternativo, el presente dispositivo puede fabricarse directamente en la pala de turbina eólica usando cualquier proceso de fabricación adecuado. Posteriormente, se puede aplicar una capa o capas protectoras de un material de fibra sobre el dispositivo, como se menciona anteriormente.

[0072] Un objetivo de la invención se logra adicionalmente por una pala de turbina eólica para un viento de acuerdo con la reivindicación 5.

[0073] Esto proporciona una pala de turbina eólica con un perfil aerodinámico de base que se puede adaptar fácilmente a una aplicación particular fijando uno o más dispositivos como se describe anteriormente. La pala de turbina eólica puede fabricarse de forma ventajosa con un perfil aerodinámico no modificado, como se describe anteriormente, reduciendo de este modo el tiempo y los costes totales de fabricación. Los dispositivos pueden fijarse de forma ventajosa a este perfil aerodinámico no modificado. Esto permite mejorar el rendimiento aerodinámico de la pala de turbina eólica mediante la fijación de dichos dispositivos.

[0074] La pala de turbina eólica de base puede configurarse para soportar la carga estructural de la pala de turbina eólica modificada una vez que se han fijado los presentes dispositivos. Por tanto, los dispositivos pueden influir tanto en el flujo de aire sobre la pala de turbina eólica como en las cargas estructurales de la misma de una manera favorable. Por tanto, cualquier refuerzo necesario puede integrarse en la pala de turbina eólica de base durante la fabricación.

[0075] Los presentes dispositivos se fijan por sobrelaminación, como se describe anteriormente, para proporcionar una transición aerodinámica suave y reducir el riesgo de que el dispositivo se separe de la superficie de pala.

[0076] De acuerdo con un modo de realización, dicho al menos uno de los dispositivos se sitúa entre un 0 % y un 50 % de la longitud de cuerda desde el borde de ataque.

[0077] El presente dispositivo puede disponerse en el lado de presión de la pala de turbina eólica y/o el lado de succión de la pala de turbina eólica. Los dispositivos pueden situarse a una distancia del borde de ataque, por ejemplo, entre un 0 % y un 50 % de la longitud de cuerda medida desde el borde de ataque, preferentemente entre un 0 % y un 25 % o entre un 0 % y un 10 %. Esto permite que el dispositivo guíe o controle el flujo de aire local sobre la superficie de pala respectiva.

[0078] De forma alternativa, el presente dispositivo puede disponerse en un área de borde de ataque, por ejemplo, extenderse sobre el borde de ataque y además a lo largo de una parte del lado de presión y/o succión. Opcionalmente, el presente dispositivo también puede disponerse en un área de borde de salida, por ejemplo, extenderse sobre el borde de salida y además a lo largo de una parte del lado de presión y/o succión. Esto permite que el dispositivo guíe o controle el flujo de aire entrante o el flujo de aire existente.

[0079] El presente dispositivo puede situarse además en la parte de raíz de pala, la parte de transición o la parte aerodinámica de la pala de turbina eólica. Por ejemplo, el dispositivo puede situarse entre un 33 % y un 100 % de la longitud de pala medida desde la raíz de pala, preferentemente entre un 67 % y un 100 %. De forma alternativa, el dispositivo puede situarse entre un 0 % y un 33 % de la longitud de pala medida desde la raíz de pala, preferentemente entre un 5 % y un 25 %. Esto permite que el dispositivo se instale en una posición longitudinal para guiar o controlar el flujo de aire sobre una parte predeterminada de la pala de turbina eólica.

[0080] De acuerdo con un modo de realización, dicho número de dispositivos comprende un conjunto de dispositivos, en el que dicho conjunto de dispositivos se extiende a lo largo del borde de ataque o la al menos una superficie lateral.

[0081] [0068]La pala de turbina eólica puede ajustarse adecuadamente a cualquier número de dispositivos dispuestos en un conjunto. Los dispositivos individuales dentro del conjunto pueden tener los mismos o diferentes segundos perfiles. Los dispositivos individuales pueden estar además separados o en un conjunto continuo. Se puede disponer una serie de dispositivos en uno o ambos de los bordes de ataque y de salida y/o en uno o ambos de los lados de presión y succión.

[0082] Todos los dispositivos individuales dentro del conjunto pueden tener las dimensiones y/o el perfil complejo. De forma alternativa, las dimensiones y/o el perfil complejo de cada dispositivo individual pueden diferir a lo largo de la longitud del conjunto. De forma alternativa, las dimensiones y/o el perfil complejo de un grupo de dispositivos pueden diferir de las dimensiones y/o el perfil complejo de otro grupo de dispositivos.

[0083] En un ejemplo, el dispositivo puede ser un dispositivo de borde de ataque, tal como un turbulador aerodinámico, un enderezador de flujo de aire, una protuberancia o cuña, un tubérculo de borde de ataque o un dispositivo para cambiar el ángulo de ataque (AoA) de entrada. Este dispositivo de borde de ataque puede tener un perfil aerodinámico complejo, como se describe anteriormente. Esto permite que el dispositivo influya en el flujo de aire en la capa límite y, en algunos casos, retrase la pérdida o la transición a un flujo de aire turbulento y, de este modo, mejore la proporción de sustentación respecto a arrastre.

[0084] En un ejemplo, el dispositivo puede ser un dispositivo de superficie lateral para su disposición en el lado de presión y/o succión. Este dispositivo de superficie lateral puede tener una cresta local y/o un valle local que sobresale desde la superficie lateral respectiva de la pala de turbina eólica. Por ejemplo, el dispositivo de superficie lateral puede tener una superficie exterior de conformación sinuosa. Esto permite que el dispositivo controle el flujo de aire en la dirección longitudinal y mejore el rendimiento aerodinámico o estructural durante el funcionamiento.

[0085] De acuerdo con un modo de realización, dicho número de dispositivos comprende un dispositivo dispuesto en el extremo de punta, en el que la al menos una superficie de contacto está conformada para encerrar un extremo de punta original de la pala de turbina eólica, y el perfil complejo está conformado para formar un perfil de extremo de punta extendido o un perfil de extremo de punta modificado.

[0086] El dispositivo también puede ser un dispositivo de extremo de punta configurado para disponerse en el extremo de punta de la pala de turbina eólica. Las superficies de contacto de este dispositivo de extremo de punta pueden estar conformadas que siga el perfil de extremo de punta original. El perfil complejo del dispositivo de extremo de punta puede estar conformado para formar un perfil de extremo de punta modificado o un perfil de extremo de punta extendido.

[0087] El dispositivo de extremo de punta puede configurarse para soportar cargas de viento, deformación del área de extremo de punta u otras cargas que afecten al extremo de punta. Esto se puede lograr aplicando un laminado de material de fibra sobre el dispositivo, por ejemplo, al menos a lo largo del área de transición, y además a lo largo de las superficies de pala adyacentes del extremo de punta original. Opcionalmente, se puede disponer un adhesivo entre las superficies de contacto del dispositivo y las superficies de pala del extremo de punta original. De forma alternativa, el dispositivo se puede fijar usando sujetadores mecánicos, tales como pernos, tornillos o remaches.

[0088] El dispositivo de extremo de punta puede comprender dos o más subdispositivos configurados para unirse entre sí para encerrar el extremo de punta original. Por ejemplo, un subdispositivo superior puede estar dispuesto en el lado de succión y un subdispositivo inferior puede estar dispuesto en el lado de presión, en el que los subdispositivos superior e inferior están fijados a la pala de turbina eólica y/o fijados entre sí. Esto permite una manipulación y fijación más fáciles del dispositivo de extremo de punta.

[0089] Opcionalmente, uno o más elementos adicionales pueden integrarse en el dispositivo, por ejemplo, el dispositivo de extremo de punta, antes o después de la fijación. Por ejemplo, un sistema de protección contra rayos y/o un sistema de agua de drenaje pueden integrarse en el cuerpo y/o la superficie exterior del dispositivo. El sistema de protección contra rayos y/o el sistema de agua de drenaje pueden acoplarse a un sistema correspondiente en la pala de turbina eólica. El cuerpo del dispositivo puede ser un cuerpo sólido o hueco conformado para formar el perfil complejo.

[0090] Descripción de los dibujos

[0091] La invención se explica en detalle a continuación con referencia a los modos de realización mostrados en los dibujos, en los que

[0092] la fig.1 muestra una turbina eólica,

[0093] la fig.2 muestra un modo de realización ejemplar de la pala de turbina eólica que tiene un perfil aerodinámico de base,

[0094] la fig.3 muestra un primer modo de realización ejemplar de dos dispositivos de modificación de flujo de aire fijados a la pala de turbina eólica,

[0095] la fig.4 muestra una vista en sección transversal de la pala de turbina eólica con dispositivos de modificación de flujo de aire de la fig.3,

[0096] la fig.5 muestra un segundo modo de realización ejemplar del dispositivo de modificación de flujo de aire fijado a la pala de turbina eólica,

[0097] la fig.6 muestra un tercer modo de realización ejemplar del dispositivo de modificación de flujo de aire fijado a la pala de turbina eólica,

[0098] la fig.7 muestra un cuarto modo de realización ejemplar del dispositivo de modificación de flujo de aire fijado a la pala de turbina eólica,

[0099] La fig. 8 muestra una vista en sección transversal de dos modos de realización alternativos del dispositivo de modificación de flujo de aire fijado a la pala de turbina eólica,

[0100] la fig.9 muestra un quinto modo de realización ejemplar del dispositivo de modificación de flujo de aire fijado a la pala de turbina eólica,

[0101] la fig.10 muestra el dispositivo de modificación de flujo de aire de la fig.9 con diferentes alturas,

[0102] la fig.11 muestra un sexto modo de realización ejemplar del dispositivo de modificación de flujo de aire fijado a la pala de turbina eólica,

[0103] La fig.12 muestra un primer modo de realización alternativo del dispositivo de modificación de flujo de aire de la fig.11,

[0104] la fig.13 muestra un segundo modo de realización alternativo del dispositivo de modificación de flujo de aire de la fig.11,

[0105] la fig.14 muestra un primer procedimiento de fabricación de la pala de turbina eólica de acuerdo con la invención, y

[0106] la fig.15 muestra un segundo procedimiento de fabricación de la pala de turbina eólica.

[0107] Lista de referencias

[0108]

[0109] 1. Turbina eólica

[0110] 2. Torre de turbina eólica

[0111] 3. Góndola

[0112] 4. Buje

[0113] 5. Palas de turbina eólica

[0114] 6. Rodamiento depitch

[0115] 7. Raíz de pala

[0116] 8. Extremo de punta

[0117] 9. Borde de ataque

[0118] 9a. Área de borde de ataque

[0119] 10. Borde de salida

[0120] 10a. Área de borde de salida

[0121] 11. Concha de pala

[0122] 12. Lado de presión

[0123] 13. Lado de succión

[0124] 14. Parte de raíz de pala

[0125] 15. Parte de pala aerodinámica

[0126] 16. Parte de transición

[0127] 17. Longitud de pala de pala de turbina eólica

[0128] 18. Longitud de cuerda de pala de turbina eólica

[0129] 19. Dispositivo

[0130] 19a. Primer subdispositivo

[0131] 19b. Segundo subdispositivo

[0132] 20. Superficie de contacto del dispositivo

[0133] 21. Superficie exterior del dispositivo

[0134] 21a. Área de transición

[0135] 22a. Primeros dispositivos

[0136] 22b. Segundos dispositivos

[0137] 23. Dispositivo

[0138] 24. Cuerpo del dispositivo

[0139] 25. Capa protectora

[0140] 26. Dispositivo

[0141] 27. Cámara interior del dispositivo

[0142] 28. Extremo de punta original

[0143] 27a. Primer subdispositivo

[0144] 27b. Segundo subdispositivo

[0145] 30. Fabricación de la pala de turbina eólica

[0146] 31. Fabricación del dispositivo

[0147] 31a. Elemento de base

[0148] 32. Fijación del dispositivo

[0149] 33. Recubrimiento o laminación de superficies exteriores

[0150] 34. Trabajo de superficies exteriores en conformación terminada

[0151] Los números de referencia enumerados se muestran en los dibujos mencionados anteriormente, donde no todos los números de referencia se muestran en la misma figura con fines ilustrativos. La misma parte o posición vista en los dibujos se numerará con el mismo número de referencia en figuras diferentes.

[0152] Descripción detallada de los dibujos

[0153] [0080]La fig.1 muestra una turbina eólica 1 moderna que comprende una torre de turbina eólica 2, una góndola 3 dispuesta en la parte superior de la torre de turbina eólica 2 y un rotor que define un plano de rotor. La góndola 3 está conectada a la torre de turbina eólica 2, por ejemplo, por medio de una unidad de rodamiento de orientación. El rotor comprende un buje 4 y un número de palas de turbina eólica 5. Aquí se muestran tres palas de turbina eólica, pero el rotor puede comprender más o menos palas de turbina eólica 5. El buje 4 está conectado a un tren de accionamiento, por ejemplo, un generador, localizado en la turbina eólica 1 por medio de un eje de rotación.

[0154] El buje 4 comprende una interfaz de montaje para cada pala de turbina eólica 5. Una unidad de rodamiento depitch6 está opcionalmente conectada a esta interfaz de montaje y además a una raíz de pala de la pala de turbina eólica 5.

[0155] La fig.2 muestra una vista esquemática de la pala de turbina eólica 5 que se extiende en una dirección longitudinal desde una raíz de pala 7 hasta un extremo de punta 8. La pala de turbina eólica 5 se extiende además en una dirección de la cuerda desde un borde de ataque 9 hasta un borde de salida 10. La pala de turbina eólica 5 comprende una concha de pala 11 que tiene dos superficies laterales con orientación opuesta que definen un lado de presión 12 y un lado de succión 13 respectivamente. La concha de pala 11 define además una parte de raíz de pala 14, una parte de pala aerodinámica 15 y una parte de transición 16 entre la parte de raíz de pala 14 y la parte de pala aerodinámica 15.

[0156] La parte de raíz de pala 14 tiene una sección transversal sustancialmente circular o elíptica (indicada por líneas discontinuas). La parte de raíz de pala 14 conjuntamente con una estructura de soporte de carga, por ejemplo, un laminado principal combinado con un alma a cortante o una viga de caja, están configuradas para añadir resistencia estructural a la pala de turbina eólica 5 y transferir las cargas dinámicas al buje 4. La estructura de soporte de carga se extiende entre el lado de presión 12 y el lado de succión 13 y además en dirección longitudinal.

[0157] La parte de pala aerodinámica 15 de pala tiene una sección transversal conformada aerodinámicamente (indicada por líneas discontinuas) diseñada para generar sustentación. El perfil en sección transversal de la concha de pala 11 se transforma gradualmente desde el perfil circular o elíptico al perfil aerodinámico en la parte de transición 16.

[0158] La pala de turbina eólica 5 tiene una longitud de pala 17 de al menos 35 metros, preferentemente de al menos 50 metros, medida en la dirección longitudinal. La pala de turbina eólica 5 tiene además una longitud de cuerda 18 en función de la longitud de pala 17, medida en la dirección de la cuerda, en la que la longitud de cuerda máxima se encuentra entre la parte de pala aerodinámica 15 de pala y la parte de transición 16.

[0159] Las figs. 3 y 4 muestran un primer modo de realización ejemplar de un dispositivo 19 configurado para fijarse a la pala de turbina eólica 5. La pala de turbina eólica 5 tiene un perfil aerodinámico de base, como se indica en la fig.2, mientras que el dispositivo 19 tiene un segundo perfil complejo para modificar este perfil aerodinámico de base.

[0160] El dispositivo 19 en esta configuración comprende un primer subdispositivo o subdispositivo superior 19a y un segundo subdispositivo o subdispositivo inferior 19b, como se indica en las figs.3 y 13. Los primer y segundo subdispositivos 19a, 19b tienen ambos una superficie de contacto 20 conformada para seguir sustancialmente la superficie lateral coincidente de la pala de turbina eólica 5. Tanto el primer como el segundo subdispositivos 19a, 19b tienen además una superficie exterior 21 conformada para definir un perfil aerodinámico modificado de la pala de turbina eólica 5.

[0161] Aquí, el primer subdispositivo 19a está dispuesto en el lado de succión 13 y el segundo subdispositivo 19b está dispuesto en el lado de presión 12, como se indica en la fig.4. La superficie de contacto 20 del primer subdispositivo 19a está conformada para seguir el contorno de superficie del lado de succión 13. La superficie de contacto 20 del segundo subdispositivo 19b está conformada para seguir el contorno de superficie del lado de presión 12.

[0162] El primer y segundo subdispositivo 19a, 19b, cuando se fijan, forman juntos un perfil aerodinámico ondulado de la pala de turbina eólica 5, como se indica en la fig.4. La superficie exterior 21 del primer subdispositivo 19a define un lado de succión modificado 13' y la superficie exterior 21 del segundo subdispositivo 19b define un lado de presión modificado 12'. Como se indica en la fig. 4, las crestas o valles locales del primer y segundo subdispositivo 19a, 19b están desplazados entre sí en la dirección longitudinal o de la envergadura.

[0163] La fig.5 muestra un segundo modo de realización ejemplar del dispositivo 19' fijado a la pala de turbina eólica 5. Aquí, los dispositivos 19' están dispuestos en los bordes de ataque y de salida 9, 10 de la pala de turbina eólica 5, respectivamente. La superficie de contacto 20 de cada dispositivo 19' está conformada para seguir sustancialmente el contorno de superficie del respectivo borde de ataque 9 o borde de salida 10.

[0164] Aquí, un conjunto de primeros dispositivos 22a está dispuesto en el borde de ataque 9 y un conjunto de segundos dispositivos 22b está dispuesto en el borde de salida 10. Los primer o segundo dispositivos individuales 22a, 22b están aquí en contacto entre sí, pero pueden estar separados como se indica en la fig.6.

[0165] Los primer y segundo dispositivos 22a, 22b se ilustran aquí como protuberancias aerodinámicas que se extienden en al menos la dirección de la envergadura. Las protuberancias se forman preferentemente como protuberancias avanzadas que se extienden en las direcciones tanto de la envergadura como de la cuerda.

[0166] La fig. 6 muestra un tercer modo de realización ejemplar del dispositivo 19" fijado a la pala de turbina eólica 5. Aquí, los dispositivos 19" están dispuestos en un área de borde de ataque (que se muestra en la fig.8) y la superficie de contacto 20 del dispositivo 19" está conformada para seguir sustancialmente el contorno de superficie del borde de ataque 9 y parte de los lados de presión y succión 12, 13.

[0167] Aquí, un conjunto de dispositivos 19" está dispuesto a lo largo del área de borde de ataque 9 donde los dispositivos individuales 19" están separados. Los dispositivos 19" se ilustran aquí como tubérculos aerodinámicos que se extienden en al menos la dirección de la cuerda. Los tubérculos se forman preferentemente como tubérculos avanzados que se extienden en las direcciones tanto de la envergadura como de la cuerda

[0168] La fig. 7 muestra un cuarto modo de realización ejemplar del dispositivo 19‴ fijado a la pala de turbina eólica 5. Aquí, una pluralidad de dispositivos 19" están dispuestos en el área de borde de salida (que se muestra en la fig.8) y la superficie de contacto 20 de los dispositivos 19‴ está conformada para seguir sustancialmente los contornos de superficie del borde de salida y parte de los lados de presión y succión 12, 13.

[0169] El segundo perfil del dispositivo 19‴ se estrecha a lo largo de los lados de presión y succión 12, 13 desde el borde de salida 10 hacia el borde de ataque 9. Los dispositivos 19‴ se ilustran aquí como turbuladores que se extienden en al menos la dirección de la cuerda. Los turbuladores se forman preferentemente como turbuladores avanzados que se extienden en las direcciones tanto de la envergadura como de la cuerda.

[0170] La fig.8 muestra una vista en sección transversal de dos modos de realización alternativos del dispositivo 23 fijado a la pala de turbina eólica 5. En un modo de realización alternativo, el dispositivo 23 está dispuesto en el lado de presión 12 y situado hacia el borde de salida 10 o el área de borde de salida 10a (indicado por la línea discontinua). En otro modo de realización alternativo, el dispositivo está dispuesto en el lado de succión 13 y situado hacia el borde de ataque 9 o el área de borde de ataque 9a (indicado por la línea discontinua).

[0171] La superficie de contacto 20 del dispositivo 23 está conformada para seguir sustancialmente el contorno de superficie del lado de presión o succión 12, 13 en su posición de instalación. Aquí, el segundo perfil del dispositivo 23 está configurado para mejorar la proporción de sustentación respecto a arrastre de la pala de turbina eólica 5.

[0172] Las figs. 9 y 10 muestran un quinto modo de realización ejemplar del dispositivo 23' fijado a la pala de turbina eólica 5. Aquí, el dispositivo 23' está dispuesto en el lado de presión 12 y ubicado hacia el borde de ataque 9, como se indica en la fig.9.

[0173] El segundo perfil del dispositivo 23' está conformado como una protuberancia que tiene un perfil aerodinámico avanzado que se extiende en la dirección de la envergadura para mejorar la proporción de sustentación respecto a arrastre de la pala de turbina eólica 5. El dispositivo 23, 23' tiene una altura local h<1>medida desde la superficie lateral respectiva (marcada h<0>), por ejemplo, el lado de presión 12, de la pala de turbina eólica 5 y hasta un punto de punta del dispositivo 23, 23'. La altura local se puede adaptar al perfil aerodinámico de base y/o a las propiedades geométricas de la pala de turbina eólica 5, como se indica en la fig.10.

[0174] El gráfico de la fig.10 muestra la pala de turbina eólica 5 con el dispositivo 23’ que tiene diferentes alturas. El eje x indica la longitud de cuerda relativa (x/c) medida desde el borde de ataque 9. El eje y indica la posición relativa (y/c) en una dirección de batimiento medida desde el borde de ataque 9.

[0175] El cuerpo 24 del dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' está hecho de un material liviano, tal como un material de espuma. Al menos las superficies exteriores 21 del cuerpo 24 están cubiertas por una capa protectora 25 en forma de un recubrimiento o una capa o laminado de un material de fibra. El dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' se fija por sobrelaminación donde la capa protectora 25 se extiende sobre toda la superficie exterior 21 y más allá sobre las áreas de transición 21a, como se ilustra en la fig. 9. De forma alternativa, la capa protectora 25' se extiende solo sobre las áreas de transición 21a como también se ilustra en la fig.9. Opcionalmente, se aplica un recubrimiento entre las capas protectoras 25'.

[0176] Opcionalmente, las capas protectoras 25, 25’ y/o el cuerpo 24 tienen un perfil de borde cónico, como se ilustra adicionalmente en la fig.9.

[0177] La fig. 11 muestra un sexto modo de realización ejemplar del dispositivo 26 fijado a la pala de turbina eólica 5. El dispositivo 26 está dispuesto en el extremo de punta 8 de la pala de turbina eólica 5.

[0178] [0105]El dispositivo 26 está formado aquí por un único elemento continuo, en el que el dispositivo comprende una cámara interior 27 definida por las superficies de contacto 20. La cámara interior 27 está conformada para seguir sustancialmente el perfil del extremo de punta original 28 de la pala de turbina eólica 5. La cámara interior 27 está configurada para recibir y, por tanto, encerrar el extremo de punta original 28 cuando se fija.

[0179] El perfil del dispositivo 26 está conformado para formar un perfil de extremo de punta para fijación a la pala de turbina eólica 5. Aquí, el dispositivo 26 forma un perfil de extremo de punta extendido, en el que el extremo de punta del dispositivo 26 define un extremo de punta extendido 8' de la pala de turbina eólica 5.

[0180] La fig. 12 muestra un primer modo de realización alternativo del dispositivo 26’, en el que el dispositivo 26’ forma un perfil de extremo de punta modificado para alterar el perfil del extremo de punta original 28. Aquí, el dispositivo 26’ está conformado como una aleta (“winglet”), en el que el extremo de punta 8" se dobla hacia el lado de succión 13, de forma alternativa hacia el lado de presión 12.

[0181] La fig.13 muestra un segundo modo de realización alternativo del dispositivo 26", en el que el dispositivo 26" comprende un primer subdispositivo 27a y un segundo subdispositivo 27b.

[0182] Aquí, el primer subdispositivo 27a está configurado para fijación al lado de succión 13 y el segundo subdispositivo 27b está configurado para fijación al lado de presión 12. La superficie de contacto 20 del primer subdispositivo 27a está conformada para seguir el contorno de superficie del lado de succión 13 del extremo de punta original 28. La superficie de contacto 20 del segundo subdispositivo 27b está conformada para seguir el contorno de superficie del lado de presión 12 del extremo de punta original 28.

[0183] La fig. 14 muestra un primer procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica modificada de acuerdo con la invención.

[0184] La pala de turbina eólica 5 se fabrica 30 con un perfil aerodinámico de base colocando inicialmente una serie de capas de un material de fibra en un molde. Opcionalmente, se coloca un material de núcleo encima de estas capas, después de lo cual se coloca un segundo número de capas de un material de fibra encima del material de núcleo. A continuación, se introduce una resina en las capas de material de fibra, por ejemplo, usando un proceso de infusión al vacío. Finalmente, la resina se cura para formar una primera parte de concha de pala. A continuación, el proceso se repite para formar una segunda parte de concha de pala. Las primera y segunda partes de concha de pala se unen entre sí, por ejemplo, usando un adhesivo, para formar la pala de turbina eólica 5.

[0185] El dispositivo 19, 19', 19", 19"', 23, 23' se fabrica 31 en un proceso separado usando impresión 3D, de forma alternativa mecanización 3D de un elemento de base 31a.

[0186] El dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' se dispone a continuación sobre y se une 32 a la pala de turbina eólica 5. Si se dispone un conjunto de dispositivos 19, 19', 19", 19"', 23, 23’ en la pala de turbina eólica 5, entonces los dispositivos individuales se fijan más opcionalmente entre sí. La fijación se realiza opcionalmente mediante el uso de un adhesivo dispuesto entre la superficie de contacto 20 y la superficie lateral respectiva de la pala de turbina eólica 5.

[0187] Se aplica 33 un recubrimiento protector a la superficie exterior 21 de los dispositivos 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' y al menos una parte de la superficie lateral respectiva de la pala de turbina eólica 5. De forma alternativa, se aplican 33 capas de un laminado de material de fibra a la superficie exterior 21 de los dispositivos 19, 19', 19", 19"', 23, 23' y además a una parte de la superficie lateral respectiva de la pala de turbina eólica 5.

[0188] La superficie exterior 21 del dispositivo 19, 19', 19", 19"', 23, 23' y todas las superficies laterales de la pala de turbina eólica 5 finalmente se trabajan 34 en una etapa combinada en su conformación terminada.

[0189] La fig. 15 muestra un segundo procedimiento de fabricación de la pala de turbina eólica modificada. El dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' se fabrica 31 como se menciona anteriormente. Después de lo cual, la totalidad o la mayor parte del cuerpo del dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' se cubre aplicando 33' un recubrimiento, o de forma alternativa una capa de un laminado de material de fibra, a la superficie exterior 21 del dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23'.

[0190] La pala de turbina eólica 5 se fabrica por separado como se menciona anteriormente.

[0191] El dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' se dispone a continuación sobre y se une 32’ a la pala de turbina eólica 5. Si se dispone un conjunto de dispositivos 19, 19', 19", 19"', 23, 23’ en la pala de turbina eólica 5, entonces los dispositivos individuales se fijan más opcionalmente entre sí. La fijación se realiza opcionalmente aplicando capas de un laminado de material de fibra a lo largo del área de transición 21a entre el dispositivo respectivo y la pala de turbina eólica 5. A continuación se introduce una resina en el material de fibra y finalmente se cura.

[0192] La superficie exterior 21 del dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' y todas las superficies laterales de la pala de turbina eólica 5 finalmente se trabajan en una etapa combinada en su conformación terminada.

[0193] De forma alternativa, las superficies laterales de la pala de turbina eólica 5 se trabajan 34' en su conformación terminada antes de la unión del dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23'. Del mismo modo, las superficies exteriores 21 del dispositivo 19, 19', 19", 19‴, 23, 23' se trabajan de forma alternativa 34' en su conformación terminada antes de la fijación. Opcionalmente, la superficie exterior del área de transición 21a se trabaja en su conformación terminada después de la fijación.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1.Un procedimiento de modificación de un perfil aerodinámico de una pala de turbina eólica (5), teniendo la pala de turbina eólica (5) una longitud de al menos 35 metros medida entre una raíz de pala (7) y un extremo de punta (8), en el que el procedimiento comprende las etapas de:

- colocar al menos una capa de un material de fibra en un molde,

- introducir una resina en dicha al menos una capa de material de fibra,

- curar sustancialmente dicha resina en el material de fibra para formar al menos una parte de pala curada de la pala de turbina eólica (5),

- trabajar (34) una superficie lateral de dicha al menos una parte de pala curada en una superficie exterior terminada que define un lado de presión o succión (12, 13) de la pala de turbina eólica (5), en el que el procedimiento comprende además las etapas de:

- fijar al menos un dispositivo (19) a la al menos una parte de pala curada, en el que dicho al menos un dispositivo (19) es para modificar un perfil aerodinámico de la pala de turbina eólica (5), comprendiendo dicho al menos un dispositivo (19) un cuerpo (24) que forma un perfil complejo que se extiende en una dirección de la cuerda y además en una dirección longitudinal, el cuerpo (24) tiene al menos una superficie exterior (21) y al menos una superficie de contacto (20), dicho al menos un dispositivo (19) está configurado para modificar un perfil aerodinámico de base de la pala de la pala de turbina eólica (5), cuando está fijado, en el que la al menos una superficie de contacto (20) está conformada para seguir sustancialmente un contorno de dicho perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica (5), en el que al menos una capa de material de fibra se extiende sobre al menos una parte de dicha al menos una superficie exterior (21), en el que dicha fijación de al menos un dispositivo (19) a la al menos una parte de pala curada comprende aplicar al menos una capa de material de fibra sobre al menos una parte de la al menos una superficie exterior (21) y además sobre una parte de la superficie lateral de la al menos una parte de pala curada, en el que dicha al menos una capa de material de fibra se infunde o inyecta con un aglutinante termoplástico o una resina termoestable,

en el que dicho al menos un dispositivo (19) comprende un primer subdispositivo (19a) y un segundo subdispositivo (19b), en el que el primer subdispositivo (19a) está dispuesto en el lado de succión (13) y el segundo subdispositivo (19b) está dispuesto en el lado de presión (12), en el que el primer y segundo subdispositivo (19a, 19b) forman juntos un perfil aerodinámico ondulado de la pala de turbina eólica (5), y en el que las crestas o valles locales del primer y segundo subdispositivo (19a, 19b) sobresalen desde la superficie lateral respectiva de la pala de turbina eólica (5) y están desplazados entre sí en la dirección longitudinal o de la envergadura.

2.El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que dicho cuerpo (24) de dicho al menos un dispositivo (19) está hecho de un material plástico o compuesto, un material de espuma o compuesto, o un material reforzado con fibra o compuesto.

3.El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que el primer subdispositivo (19a) y el segundo subdispositivo (19b) están configurados para unirse entre sí.

4.El procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3,caracterizado por quedicha al menos una parte de pala curada comprende una primera parte de pala y una segunda parte de pala, en el que el al menos un dispositivo (19) se fija antes o después de unir dichas primera y segunda partes de pala.

5.Una pala de turbina eólica para una turbina eólica, extendiéndose la pala de turbina eólica (5) en una dirección longitudinal desde una raíz de pala (7) hasta un extremo de punta (8) y además en una dirección transversal desde un borde de ataque (9) hasta un borde de salida (10), teniendo la pala de turbina eólica (5) una longitud de al menos 35 metros medida entre la raíz de pala (7) y el extremo de punta (8), en la que la pala de turbina eólica (5) comprende un perfil aerodinámico de base que define en al menos una superficie lateral dispuesta entre dicho borde de ataque (9) y dicho borde de salida (10), en la que un número de dispositivos (19) están fijados a la pala de turbina eólica (5), cada dispositivo (19) comprende un cuerpo (24) que forma un perfil configurado para modificar el perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica (5), el cuerpo define al menos una superficie exterior (21) orientada en dirección opuesta a dicha al menos una superficie lateral y al menos una superficie de contacto (20) orientada hacia dicha al menos una superficie lateral, al menos uno de dichos dispositivos (19) es para modificar el perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica (5), en la que el al menos uno de dichos dispositivos (19) comprende un cuerpo (24) que forma un perfil complejo que se extiende en una dirección de la cuerda y además en una dirección longitudinal, el cuerpo (24) tiene al menos una superficie exterior (21) y al menos una superficie de contacto (20), el dispositivo (19) está configurado para modificar el perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica (5), cuando está fijado,

en la que la al menos una superficie de contacto (20) está conformada para seguir sustancialmente un contorno de dicho perfil aerodinámico de base de la pala de turbina eólica (5), en la que al menos una capa de material de fibra se extiende sobre al menos una parte de dicha al menos una superficie exterior (21) y al menos una parte de la al menos una superficie lateral;

en la que el al menos uno de dichos dispositivos (19) comprende un primer subdispositivo (19a) y un segundo subdispositivo (19b), en la que el primer subdispositivo (19a) está dispuesto en un lado de succión (13) de la pala de turbina eólica (5) y el segundo subdispositivo (19b) está dispuesto en un lado de presión (12) de la pala de turbina eólica (5), en la que el primer y segundo subdispositivo (19a, 19b) forman juntos un perfil aerodinámico ondulado de la pala de turbina eólica (5), y en la que las crestas o valles locales del primer y segundo subdispositivo (19a, 19b) sobresalen desde la superficie lateral respectiva de la pala de turbina eólica (5) y están desplazados entre sí en la dirección longitudinal o de la envergadura.

6.La pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 5, en la que dicho cuerpo (24) de dicho al menos uno de los dispositivos (19) está hecho de un material plástico o compuesto, un material de espuma o compuesto, o un material reforzado con fibra o compuesto.

7.La pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, en la que el primer subdispositivo (19a) y el segundo subdispositivo (19b) están configurados para unirse entre sí.

8.La pala de turbina eólica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7,caracterizada por quedicho al menos uno de los dispositivos (19) se sitúa entre un 0 % y un 50 % de la longitud de cuerda desde el borde de ataque (9).

9.La pala de turbina eólica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8,caracterizada por quedicho número de dispositivos comprende un conjunto de dispositivos (19), en la que dicho conjunto de dispositivos (19) se extiende a lo largo del borde de ataque (9) o la al menos una superficie lateral.

10.La pala de turbina eólica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9,caracterizada por quedicho número de dispositivos comprende un dispositivo (26) dispuesto en el extremo de punta (8), en la que la al menos una superficie de contacto (20) está conformada para encerrar un extremo de punta original (28) de la pala de turbina eólica (5), y el perfil complejo está conformado para formar un perfil de extremo de punta extendido o un perfil de extremo de punta modificado.