ES3064368T3

ES3064368T3 - Wind turbine blade and method for producing a wind turbine blade

Info

Publication number: ES3064368T3
Application number: ES20721574T
Authority: ES
Inventors: Manish Mukherjee; Michael Nielsen; Michael Lund-Laverick
Original assignee: LM Wind Power AS; Blade Dynamics Ltd
Current assignee: LM Wind Power AS; LM Wind Power UK Ltd
Priority date: 2019-04-26
Filing date: 2020-04-24
Publication date: 2026-04-24
Anticipated expiration: 2040-04-24
Also published as: WO2020216927A1; MA55754A; US20220178347A1; GB201905852D0; EP3959436A1; CN113677887A; US12025092B2; DK3959436T3; EP3959436B1

Abstract

Se describe una pala de turbina eólica y un método para su fabricación. La pala comprende una carcasa del lado de barlovento, una carcasa del lado de sotavento, un borde de ataque y un borde de salida. En el borde de salida se dispone una nervadura plana que une la carcasa del lado de barlovento con la del lado de sotavento. Dicha nervadura plana comprende al menos una sección final en forma de U con un hueco, en el que se inserta la carcasa del lado de barlovento y/o la del lado de sotavento, y se adhiere a la sección final en forma de U mediante un adhesivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Pala de turbina eólica y procedimiento para producir una pala de turbina eólica

[0003] La presente invención se refiere a una pala de turbina eólica y a un procedimiento para su producción. La pala de turbina eólica comprende una parte de lado de barlovento (“upwind side part”) y una parte de lado de sotavento (“downwind side part”) que se unen a lo largo de al menos una unión (“joint”). El perfil de la pala de turbina eólica se realiza como un perfil de respaldo plano (“flatback”).

[0004] Antecedentes

[0005] A medida que las turbinas eólicas y las palas de turbina eólica se incrementan en tamaño, se incrementan las cargas de pala, es decir, las tensiones, los momentos de flexión, las cargas de desprendimiento, etc., en particular, a lo largo del borde de salida. Por este y otros motivos, el diseño del borde de salida es un factor importante para la eficacia de la turbina eólica.

[0006] Las palas de turbina eólica que comprenden un perfil de respaldo plano en el borde de salida pueden tener una eficacia incrementada. Un perfil optimizado comprende una geometría variable del borde de salida a lo largo de la región de perfil alar de la pala. Se puede requerir una esquina redondeada en un perfil de respaldo plano que se produce como parte integral de las partes de concha. Esto es desventajoso para las propiedades aerodinámicas.

[0007] El documento EP 2 341 241 A1 muestra una pala de turbina eólica, en la que el borde de salida comprende un panel prefabricado. Debido al panel prefabricado, se puede proporcionar un borde de salida plano con esquinas afiladas.

[0008] El documento US 2014/0227100 A1 divulga una pala que tiene una construcción modular, incluyendo un módulo mediano rígido que se extiende radialmente desde una raíz de la pala hasta un extremo libre de la misma, a una distancia de los bordes de ataque y de salida, estando formado dicho módulo mediano por un cofre, que a su vez se forma uniendo dos paneles laterales que se conectan entre sí por al menos un riel lateral. La pala incluye un módulo corriente abajo que forma un borde de salida y se añade sobre una parte corriente abajo del módulo mediano.

[0009] El documento CN 203022980 U se refiere a una pala con una prefabricación de borde de salida dispuesta entre una carcasa de superficie de presión de pala y una carcasa de superficie de succión de pala.

[0010] El documento WO 2016/189051 A1 divulga una pala de turbina eólica con un alma a cortante (“shear web”) de borde de salida dispuesta entre y conectada a la estructura intercalada de la parte de concha de lado de succión y la estructura intercalada de la parte de concha de lado de presión.

[0011] Sin embargo, también es difícil ensamblar una pala de turbina eólica que soporta altas cargas y que es escalable en geometría y resistencia.

[0012] En particular, puede ser un desafío proporcionar un perfil de alma (“web”) de respaldo plano separado que forma, conjuntamente con las partes de concha, una estructura que soporta altas fuerzas mecánicas.

[0013] Breve explicación

[0014] Es un objetivo de la presente invención proporcionar una pala de turbina eólica con un perfil de respaldo plano que dé como resultado buenas propiedades aerodinámicas y que soporte altas cargas.

[0015] Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento mejorado de fabricación de una pala de turbina eólica de respaldo plano, que permite una colocación y adhesión exacta y eficaz de un alma de respaldo plano en relación con otras partes de concha.

[0016] El objetivo de la invención se logra por una pala de turbina eólica y por un procedimiento de producción de una pala de turbina eólica de acuerdo con una o más de las reivindicaciones presentadas en el presente documento.

[0017] Los modos de realización preferentes de la invención son la materia de las reivindicaciones dependientes, la descripción y los dibujos.

[0018] La invención se refiere a una pala de turbina eólica, que comprende una parte de concha de lado de barlovento, una parte de concha de lado de sotavento, un borde de ataque y un borde de salida.

[0019] Una pala de turbina eólica comprende típicamente una región de raíz, una región de perfil alar con una punta, un lado de presión, un lado de succión y una línea de cuerda que se extiende entre un borde de ataque y un borde de salida.

[0020] Cada parte de concha comprende típicamente un núcleo, por ejemplo una espuma polimérica, que se lamina con capas de fibra de vidrio y/o carbono que se incluyen en una resina polimérica. El núcleo no se puede extender a lo largo de toda la longitud de la pala de turbina eólica, en particular, una región de extremo de punta solo puede comprender un laminado reforzado con fibra. La parte de concha de lado de barlovento es típicamente una mitad de concha de lado de barlovento. La parte de concha de lado de sotavento es típicamente una mitad de concha de lado de sotavento.

[0021] Cada una de la parte de concha de lado de barlovento y la parte de concha de lado de sotavento comprende típicamente un extremo de borde de ataque y un extremo de borde de salida, en el que normalmente los respectivos extremos de borde de ataque se unen en el borde de ataque de la pala y los respectivos extremos de borde de salida se unen en el borde de salida de la pala, implicando esto último, por ejemplo, el uso de un alma de respaldo plano.

[0022] De acuerdo con un aspecto de la presente invención, un alma de respaldo plano se dispone en el borde de salida para acoplar la parte de concha de lado de barlovento con la parte de concha de lado de sotavento a lo largo de al menos parte de su longitud, en la que el alma de respaldo plano comprende al menos una sección de extremo en forma de U con un rebajo, en el que al menos parte de la parte de concha de lado de barlovento y/o al menos parte de la parte de concha de lado de sotavento se inserta y se une a la sección de extremo en forma de U, preferentemente por un adhesivo, y en la que el alma de respaldo plano forma al menos parte de la geometría del borde de salida de la pala.

[0023] Por tanto, en un modo de realización preferente, la presente invención se refiere a una pala de turbina eólica, que comprende:

[0024] - una parte de concha de lado de barlovento,

[0025] - una parte de concha de lado de sotavento,

[0026] - un borde de ataque y un borde de salida, y

[0027] - un alma de respaldo plano que se dispone en el borde de salida, que acopla la parte de concha de lado de barlovento con la parte de concha de lado de sotavento, en la que el alma de respaldo plano comprende al menos una sección de extremo en forma de U con un rebajo, en la que al menos parte de la parte de concha de lado de barlovento y/o al menos parte de la parte de concha de lado de sotavento se inserta y se une a la sección de extremo en forma de U.

[0028] Como se observa en la dirección de la envergadura de la pala, el alma de respaldo plano normalmente se extenderá desde el extremo de raíz, o desde cerca de la raíz tal como no más de 5 metros desde el extremo de raíz en la dirección de la envergadura, hasta 40 metros, tal como hasta 30 metros. Por tanto, el alma de respaldo plano tiene preferentemente una longitud de 5-50 metros, más preferentemente, 10-40 metros, lo más preferentemente 15-35 metros.

[0029] El alma de respaldo plano comprenderá típicamente una primera sección de extremo en forma de U, tal como una sección de extremo en forma de U superior, y una segunda sección de extremo en forma de U opuesta, tal como una sección de extremo inferior, y una sección media que se extiende entre la primera y segunda secciones de extremo en forma de U. La sección media normalmente se extenderá a lo largo de sustancialmente toda la altura del alma de respaldo plano y/o sustancialmente toda la altura del borde de salida de respaldo plano de la pala. Como se observa en una vista en sección transversal de la pala, la sección media normalmente se extenderá de forma sustancialmente vertical.

[0030] En consecuencia, el alma de respaldo plano forma al menos parte de la geometría del borde de salida de la pala. Además, el alma de respaldo plano conecta las partes de concha mecánicamente, en particular, el alma de respaldo plano puede ser una parte integral de la estructura de rodamiento (“bearing”).

[0031] Preferentemente, el alma de respaldo plano comprende secciones de extremo en forma de U en ambos extremos. En un modo de realización preferente, el alma de respaldo plano comprende una primera sección de extremo en forma de U en un primer extremo del alma de respaldo plano, por ejemplo, en un extremo superior del alma de respaldo plano, y una segunda sección de extremo en forma de U en un segundo extremo del alma de respaldo plano, por ejemplo, en un extremo inferior del alma de respaldo plano.

[0032] [0024]Usando un alma de respaldo plano con secciones de extremo en forma de U, que se sujetan, por ejemplo, por encolado, sobre los extremos de la concha, se puede lograr una conexión mecánica mejorada. El alma de respaldo plano se puede usar como una parte integral de la estructura mecánica de la pala de turbina eólica y no solo se puede usar como una cubierta.

[0033] Por lo tanto, la invención permite reducir el número y/o el espesor de las almas dentro de la pala en comparación con palas de turbina eólica conocidas.

[0034] Preferentemente, el alma de respaldo plano comprende una o más capas de material de fibra infundido con una resina, tal como un laminado reforzado con fibra. De acuerdo con un modo de realización preferente, el rebajo tiene una anchura w entre 10 mm y 30 mm, preferentemente entre 18 mm y 22 mm. El rebajo puede tener una profundidad d entre 50 mm y 300 mm, preferentemente entre 150 mm y 200 mm.

[0035] La sección de extremo en forma de U del alma de respaldo plano puede comprender un primer brazo, tal como un brazo exterior, y un segundo brazo opuesto, tal como un brazo interior, que define el rebajo entre ellos. Cada brazo se puede extender desde la sección media en un ángulo de entre 45 y 135 grados, tal como entre 70 y 110 grados. En un modo de realización preferente, el primer brazo se extiende sustancialmente en paralelo al segundo brazo.

[0036] El alma de respaldo plano unida puede estar provista de esquinas afiladas, lo que da como resultado mejores propiedades aerodinámicas.

[0037] Además, se pueden reducir los tiempos de ciclo de infusión y colocación de concha de pala, ya que las capas de fibra, que normalmente se requieren en las conchas, se pueden distribuir parcialmente en el alma de respaldo plano y moldearse por separado.

[0038] De acuerdo con un modo de realización preferente de la invención, la parte de concha de lado de barlovento y/o de lado de sotavento comprende una sección de extremo adelgazada. En un modo de realización, la sección de extremo adelgazada tiene un espesor de no más de un 50 %, tal como no más de un 25 %, del espesor máximo de la respectiva parte de concha. La sección del extremo adelgazado puede tener una longitud de 100-300 mm y un espesor de 10-30 mm. En algunos modos de realización, un espesor de la parte de concha de lado de barlovento y un espesor de la parte de concha de lado de sotavento se estrechan (“tapers”) hacia el extremo de borde de salida de la respectiva parte de concha.

[0039] Preferentemente, dichas respectivas secciones de extremo adelgazadas de la parte de concha de lado de barlovento y la parte de concha de lado de sotavento se reciben en los respectivos rebajos de las secciones de extremo en forma de U del alma de respaldo plano, lo que da como resultado un menor espesor de la unión.

[0040] En particular, proporcionando una parte de concha de lado de barlovento y/o de sotavento con una superficie exterior adelgazada, la superficie del brazo exterior de la sección de extremo en forma de U se puede alinear con la superficie adyacente de la concha. En consecuencia, se puede evitar una etapa entre el alma de respaldo plano y la concha en la unión.

[0041] En un modo de realización preferente, una superficie de la parte de concha de lado de barlovento, preferentemente la superficie exterior de la parte de concha de lado de barlovento y/o una superficie de la parte de concha de lado de sotavento, preferentemente la superficie exterior de la parte de concha de lado de sotavento, se alinea con una superficie adyacente de la sección de extremo en forma de U del alma de respaldo plano. En algunos modos de realización, una superficie de la parte de concha de lado de barlovento, preferentemente la superficie exterior de la parte de concha de lado de barlovento y/o una superficie de la parte de concha de lado de sotavento, preferentemente la superficie exterior de la parte de concha de lado de sotavento, está a ras con una superficie adyacente de la sección de extremo en forma de U del alma de respaldo plano, preferentemente con una superficie exterior de un respectivo brazo exterior de la sección de extremo en forma de U.

[0042] Preferentemente, el alma de respaldo plano tiene una geometría variable a lo largo de su longitud. Dado que el alma de respaldo plano se puede producir como un componente separado, se puede realizar en cualquier forma tridimensional, que tenga propiedades aerodinámicas optimizadas.

[0043] Las dimensiones de las secciones de extremo en forma de U se pueden optimizar de modo que el hueco de unión entre los extremos de concha y el rebajo de la sección de extremo en forma de U se pueda adaptar a los requisitos estructurales del borde de salida, así como para que coincida con exactitud con los requisitos aerodinámicos en la sección respectiva de la pala.

[0044] Los bordes/esquinas exteriores del alma de respaldo plano se pueden adaptar para maximizar la eficacia aerodinámica, por ejemplo, teniendo una esquina de borde de salida de lado de barlovento afilada y una esquina de borde de salida de lado de sotavento redondeada. La forma deseada se puede lograr fácilmente proporcionando un molde para el alma de respaldo plano, que tiene la forma correspondiente.

[0045] En particular, el ángulo de la sección de extremo en forma de U con respecto a una sección media del alma de respaldo plano puede variar a lo largo de la longitud de esa parte que corresponde al borde de salida de la pala de turbina eólica cuando se ensamblan los componentes. Por tanto, en un modo de realización preferente, un ángulo entre la sección de extremo en forma de U del alma de respaldo plano y una sección media del alma de respaldo plano, tal como un ángulo entre un brazo exterior de la sección de extremo en forma de U y la sección media del alma de respaldo plano, varía a lo largo de la longitud del alma de respaldo plano, en particular en la que la pala de turbina eólica tiene una sección con un ángulo de respaldo plano positivo y una sección con un ángulo de respaldo plano negativo.

[0046] La pala de turbina eólica puede estar provista de una sección con un ángulo de respaldo plano positivo y una sección con un ángulo de respaldo plano negativo.

[0047] De acuerdo con un modo de realización preferente, al menos un brazo de la sección de extremo en forma de U se conecta a la parte de concha de lado de barlovento o de sotavento por una conexión de bloqueo de forma (“form locked connection”), en particular por una conexión de lengüeta y ranura. En algunos modos de realización, una o ambas partes de concha comprenden ranuras dispuestas en ambos lados de la parte de concha, por ejemplo, dentro de una superficie interior y una superficie exterior de la parte de concha. Las correspondientes lengüetas proporcionadas en uno o ambos brazos de las secciones de extremo en forma de U se pueden acoplar a las ranuras, formando de este modo una conexión de bloqueo de forma entre el alma de respaldo plano y las partes de concha.

[0048] De acuerdo con este modo de realización, el alma de respaldo plano 50 se puede encajar en la pala. La conexión de bloqueo de forma mantiene el alma de respaldo plano 50 en posición hasta que el adhesivo se cura.

[0049] La conexión de bloqueo de forma puede garantizar una posición definida entre el alma de respaldo plano y la concha. La conexión de bloqueo de forma también se puede usar para encajar el alma de respaldo plano en las conchas. La conexión de bloqueo de forma puede mantener los componentes en su posición hasta que el adhesivo se cure.

[0050] Sin embargo, de acuerdo con otro modo de realización de la invención, el alma de respaldo plano se conecta con las partes de concha solo por un adhesivo. De acuerdo con este modo de realización de la invención, no es necesario aplicar ningún medio de bloqueo de forma. Para este modo de realización de la invención se puede usar una plantilla de alma de respaldo plano que mantiene los componentes en posición hasta que el adhesivo se cura.

[0051] La invención se refiere además a una turbina eólica que comprende una pala de turbina eólica descrita anteriormente.

[0052] En otro aspecto, la invención se refiere a un procedimiento para producir una parte de concha de una pala de turbina eólica, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

[0053] - fabricar una parte de concha de lado de barlovento y una parte de concha de lado de sotavento,

[0054] - fabricar un alma de respaldo plano con secciones de extremo en forma de U que comprenden un rebajo, - colocar las partes de concha una sobre la otra,

[0055] - aplicar adhesivo en los rebajos de las secciones de extremo del alma de respaldo plano y/o sobre las partes de concha,

[0056] - empujar el alma de respaldo plano hacia las partes de concha.

[0057] En un modo de realización, un procedimiento para fabricar una pala de turbina eólica comprende las etapas de proporcionar una parte de concha de lado de barlovento y una parte de concha de lado de sotavento, teniendo cada parte de concha un extremo de borde de ataque y un extremo de borde de salida, proporcionar un alma de respaldo plano con una o más secciones de extremo en forma de U, comprendiendo cada sección de extremo un rebajo, aplicar adhesivo en los rebajos de las respectivas secciones de extremo en forma de U del alma de respaldo plano y/o sobre los respectivos extremos de borde de salida de la parte de concha de lado de barlovento y la parte de concha de lado de sotavento, empujar el alma de respaldo plano hacia la parte de concha de lado de barlovento y la parte de concha de lado de sotavento de modo que al menos parte de la parte de concha de lado de barlovento y la parte de concha de lado de sotavento se inserta en los rebajos de las respectivas secciones de extremo en forma de U del alma de respaldo plano, para formar al menos parte de un borde de salida de la pala de turbina eólica, en el que el alma de respaldo plano forma al menos parte de la geometría del borde de salida de la pala.

[0058] En consecuencia, el alma de respaldo plano se puede producir fuera de línea con respecto a las partes de concha en su propio molde y a continuación unirse a las conchas, en la que las secciones de extremo en forma de U aseguran una conexión mecánica robusta.

[0059] Las secciones en forma de U aseguran que la geometría de los canales se pueda adaptar, coincidir y hacer la transición del borde de salida de barlovento y de sotavento.

[0060] De acuerdo con un modo de realización de la invención, el alma de respaldo plano se empuja hacia la concha en un molde que se cierra para conectar las partes de concha. El alma de respaldo plano se puede unir a la pala en un proceso de cierre de pala estándar.

[0061] De acuerdo con este modo de realización, la pala puede no moverse a otra estación para aplicar solo el alma de respaldo plano.

[0062] Sin embargo, de acuerdo con otro modo de realización de la invención, el alma de respaldo plano se empuja hacia la concha después de que las partes de concha conectadas se retiren de un molde. De acuerdo con este modo de realización de la invención, la unión del alma de respaldo plano se realiza después de moldear la pala.

[0063] Esto ayuda a liberar el molde de pala para la posterior fabricación de concha para maximizar el volumen de producción. Además, uniendo la concha de alma en una etapa separada, es posible una inspección visual de la región abierta del borde de salida.

[0064] El alma de respaldo plano, de acuerdo con un modo de realización de la invención, se empuja hacia las partes de concha usando una plantilla de alma de respaldo plano.

[0065] En otro aspecto, la presente invención se refiere a una pala de turbina eólica obtenible por los procedimientos descritos anteriormente.

[0066] La presente divulgación se refiere además a una plantilla de alma de respaldo plano, que se usa para unir el alma de respaldo plano a las conchas.

[0067] La plantilla de alma de respaldo plano comprende al menos una pared con una superficie de rodamiento para el alma de respaldo plano y que se empuja hacia el alma de respaldo plano. En particular, la plantilla de alma de respaldo plano comprende pinzas. Con las pinzas, la pared se puede mantener bajo presión. La presión según la cuerda deseada garantiza una unión eficaz y una distribución homogénea de pegamento.

[0068] La forma de la pared puede corresponder con la forma del alma de respaldo plano.

[0069] La plantilla de alma de respaldo plano también puede comprender varias secciones de pared. Las paredes se pueden realizar como pivotables.

[0070] De acuerdo con un modo de realización de la invención, la plantilla de alma de respaldo plano se integra en el molde para producir las conchas de pala.

[0071] El alma de respaldo plano se puede producir formando un laminado reforzado con fibra en un molde separado.

[0072] Para formar un rebajo en las secciones de extremo del alma de respaldo plano, se puede colocar un inserto en el laminado reforzado con fibra que se retira después del curado. El inserto se puede realizar como una espuma moldeada, que se retira después del curado. En algunos modos de realización, el inserto puede comprender un material de silicona.

[0073] También, se puede usar un inserto de plástico no poroso moldeado, por ejemplo, un molde de silicona. Dicho molde es reutilizable.

[0074] De acuerdo con un modo de realización de la invención, el inserto se cubre con al menos una capa de fibra del laminado. Después del curado, esta al menos una capa se corta en la región del inserto para abrir el rebajo. Este procedimiento facilita la colocación de las capas reforzadas con fibra.

[0075] Los modos de realización y características descritos en el presente documento con respecto a la pala de turbina eólica de la presente invención se pueden aplicar igualmente, y se pueden combinar con, modos de realización y características descritos en el presente documento con respecto al procedimiento para producir una pala de turbina eólica de la presente invención.

[0076] Breve descripción de las figuras

[0077] Los modos de realización de la divulgación se describirán con más detalle en lo que sigue con respecto a las figuras adjuntas. Las figuras muestran una forma de implementar la presente invención y no se deben interpretar como limitantes de otros posibles modos de realización que entren dentro del alcance del conjunto de reivindicaciones adjuntas.

[0078] La fig.1 es un diagrama esquemático que ilustra una turbina eólica de ejemplo,

[0079] la fig.2 es un diagrama esquemático que ilustra una pala de turbina eólica de ejemplo,

[0080] la fig. 3 muestra una pala de turbina eólica con un perfil de respaldo plano en el borde de salida con más detalle,

[0081] la fig.4 es una vista en sección transversal de la región de borde de salida de una pala de turbina eólica, la fig.5 es una vista en sección transversal de la región de borde de salida de una pala de turbina eólica de un modo de realización con una conexión de lengüeta y ranura entre el alma de respaldo plano y las conchas, la fig.6 es una vista en sección transversal de una pala de turbina eólica completa,

[0082] la fig.7 es una ilustración esquemática del uso de una plantilla de alma de respaldo plano,

[0083] la fig.8 es una vista en sección transversal de la región de borde de salida de una pala de turbina eólica de acuerdo con un modo de realización de la invención, en la que el borde de la concha comprende una sección aplanada en la región de la unión,

[0084] la fig.9 en una ilustración de cómo el ángulo de respaldo plano varía a lo largo de la longitud de la pala, la fig.10 es una vista en sección transversal del molde para fabricar un alma de respaldo plano, la fig.11 muestra el alma de respaldo plano después de retirarla del molde,

[0085] la fig. 12 es un diagrama de flujo que muestra las etapas de producción de una pala de turbina eólica de acuerdo con un modo de realización de la invención.

[0086] Descripción detallada

[0087] La fig. 1 ilustra una turbina eólica a barlovento moderna convencional 2 de acuerdo con el llamado "concepto danés" con una torre 4, una góndola 6 y un rotor con un eje de rotor sustancialmente horizontal. El rotor incluye un buje 8 y tres palas 10 que se extienden radialmente desde el buje 8, teniendo cada una una raíz de pala 16 más cercana al buje y una punta de pala 14 más alejada del buje 8.

[0088] La fig.2 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica de ejemplo 10. La pala de turbina eólica 10 tiene la forma de una pala de turbina eólica convencional con un extremo de raíz 17 y un extremo de punta 15 y comprende una región de raíz 30 lo más cercana al buje, una región perfilada o de perfil alar 34 lo más alejada del buje y una región de transición 32 entre la región de raíz 30 y la región de perfil alar 34. La pala 10 comprende un borde de ataque 18 orientado hacia la dirección de rotación de la pala 10, cuando la pala se monta en el buje, y un borde de salida 20 orientado hacia la dirección opuesta del borde de ataque 18.

[0089] La región de perfil alar 34 (también llamada región perfilada) tiene una forma de pala ideal o casi ideal con respecto a generar sustentación, mientras que la región de raíz 30, debido a consideraciones estructurales, tiene una sección transversal sustancialmente circular o elíptica, lo que, por ejemplo, hace más fácil y más seguro montar la pala 10 en el buje. El diámetro (o la cuerda) de la región de raíz 30 puede ser constante a lo largo de toda el área de raíz 30. La región de transición 32 tiene un perfil de transición que cambia gradualmente de la forma circular o elíptica de la región de raíz 30 al perfil alar de la región de perfil alar 34. La longitud de cuerda de la región de transición 32 se incrementa típicamente con el incremento en la distancia r desde el buje. La región de perfil alar 34 tiene un perfil de perfil alar con una cuerda que se extiende entre el borde de ataque 18 y el borde de salida 20 de la pala 10. La anchura de la cuerda disminuye con el incremento de la distancia r desde el buje.

[0090] Un hombro 40 de la pala 10 se define como la posición donde la pala 10 tiene su mayor longitud de cuerda. El hombro 40 se proporciona típicamente en el límite entre la región de transición 32 y la región de perfil alar 34.

[0091] [0069]Cabe destacar que las cuerdas de diferentes secciones de la pala normalmente no se encuentran en un plano común, puesto que la pala puede estar torsionada y/o curvada (es decir, doblada previamente), proporcionando por tanto el plano de cuerda con un curso correspondientemente torsionado y/o curvado, siendo este el caso más frecuente para compensar que la velocidad local de la pala dependa del radio desde el buje.

[0092] La pala de turbina eólica 10 comprende una concha de pala que puede comprender dos partes de concha de pala, una primera parte de concha de pala 24 y una segunda parte de concha de pala 26, típicamente hechas de polímero reforzado con fibra. La primera parte de concha de pala 24 es típicamente una parte de concha de pala a barlovento o de lado de presión. La segunda parte de concha de pala 26 es típicamente una parte de concha de pala a sotavento o de lado de succión. La primera parte de concha de pala 24 y la segunda parte de concha de pala se pegan conjuntamente a lo largo de las líneas de unión o uniones de pegamento 28 que se extienden a lo largo del borde de salida 20 y el borde de ataque 18 de la pala 10. Típicamente, los extremos de raíz de las partes de concha de pala 24, 26 tienen una forma de sección transversal exterior semicircular o semiovalada.

[0093] El borde de salida 20 se puede configurar como un borde de salida de respaldo plano, en el que el borde se aplana para lograr mejores propiedades aerodinámicas. Esta construcción incrementa la eficacia de la pala de turbina eólica en comparación con un diseño de borde afilado.

[0094] La fig.3 muestra una pala de turbina eólica 10 con un perfil de respaldo plano en el borde de salida con más detalle. El borde de salida 20 tiene un perfil aplanado. El perfil aplanado incrementa la eficacia aerodinámica y también ayuda a reducir la anchura de cuerda.

[0095] El perfil de respaldo plano se proporciona por un alma de respaldo plano 50 que conecta la parte de concha de lado de barlovento 24 con la parte de concha de lado de sotavento 26. Los detalles de esta alma de respaldo plano se explicarán con más detalle con respecto a los siguientes dibujos.

[0096] La fig. 4 es una vista en sección transversal de la región de borde de salida de una pala de turbina eólica. La parte de concha de lado de barlovento 24 se conecta con la parte de concha de lado de sotavento 26 en el borde de salida por un alma de respaldo plano 50.

[0097] El alma de respaldo plano 50 comprende una sección media 56 que forma la geometría del borde de salida. Para unir el alma de respaldo plano 50 a las partes de concha 24, 26, el alma de respaldo plano 50 comprende secciones de extremo en forma de U 51, que están en ángulo con respecto a la sección media 56, de modo que los extremos de las partes de concha 24, 26 se pueden insertar en los rebajos 54 entre el brazo interior 52 y el brazo exterior 53 de las secciones de extremo en forma de U 51.

[0098] Las secciones de extremo en forma de U 51 se unen con un adhesivo a las partes de concha 24, 26. En consecuencia, las partes de concha 24, 26 se unen al alma de respaldo plano en su superficie interior y también en su superficie exterior. Este tipo de unión da como resultado una conexión que soporta fuerzas y cargas transversales altas.

[0099] Por lo tanto, el alma de respaldo plano 50 se puede realizar como un componente integral de la estructura de rodamiento de carga de la pala.

[0100] En este modo de realización, se coloca un alma 60 entre las partes de concha 24, 26, que se dispone adyacente al alma de respaldo plano.

[0101] La fig.5 es una vista en sección transversal de la salida de acuerdo con otro modo de realización de la invención, en la que el alma de respaldo plano 50 también se conecta a las partes de concha 14, 16 por una conexión de lengüeta y ranura.

[0102] Las partes de concha 24, 26 comprenden ranuras 11 que se disponen en ambos lados de la concha. Las correspondientes lengüetas 55 en los brazos 52, 53 de las secciones de extremo en forma de U 51 se acoplan a las ranuras 11, formando de este modo una conexión de bloqueo de forma entre el alma de respaldo plano 50 y las partes de concha, 24, 26.

[0103] De acuerdo con este modo de realización, el alma de respaldo plano 50 se puede encajar en la pala. La conexión de bloqueo de forma mantiene el alma de respaldo plano 50 en posición hasta que el adhesivo se cura.

[0104] Sin embargo, de acuerdo con este modo de realización de la invención, es necesario proporcionar una parte de concha 24, 26 con una ranura 11.

[0105] La fig.6 es una vista en sección transversal de toda una pala de turbina eólica 10. De acuerdo con este modo de realización de la invención, las partes de concha 24, 26 se conectan en la región del borde de salida solo por el alma de respaldo plano 50. Otras almas 61, 62, que acoplan las partes de concha 24, 26, están espaciadas del borde de salida.

[0106] Esto es posible, ya que el alma de respaldo plano 50 es una parte integral de la estructura de rodamiento de carga de la pala de turbina eólica 10.

[0107] A medida que la geometría cambia hacia la punta, las bridas internas 61, 62 se pueden estrechar y la brida del alma de respaldo plano 50 se puede estrechar.

[0108] La fig.7 es una ilustración esquemática del uso de una plantilla de alma de respaldo plano 70. La plantilla de alma de respaldo plano comprende una pared 71, que sirve como superficie de rodamiento para el alma de respaldo plano 50.

[0109] La pared 71 se puede dividir en segmentos. La pared 71, respectivamente cada sección de pared, es pivotable de modo que la pared se puede inclinar fácilmente hacia el alma de respaldo plano 50.

[0110] Después de inclinar la pared 71, las pinzas 72 se pueden apretar para lograr la presión de cuerda deseada para exprimir el pegamento y lograr la distribución de pegamento deseada.

[0111] La fig.8 es una vista en sección transversal de la región de borde de salida de una pala de turbina eólica de acuerdo con un modo de realización de la invención, en la que el borde de la concha comprende una sección aplanada en la región de la unión.

[0112] Las partes de concha 24, 26 comprenden cada una una sección de extremo adelgazada 25, 27, en la que la superficie exterior de la concha está adelgazada.

[0113] Las secciones de extremo en forma de U 51 del alma de respaldo plano 50 se unen por un adhesivo 80 a las secciones de extremo adelgazadas 25, 27 de la concha. Debido a la superficie adelgazada, se puede evitar una etapa en la superficie exterior entre el brazo exterior 53 del alma de respaldo plano 50 y la concha adyacente. El brazo exterior 53 se alinea bastante con la superficie adyacente de la concha.

[0114] La fig.9 en una ilustración de cómo el ángulo de respaldo plano puede variar a lo largo de la longitud de la pala. Dado que el alma de respaldo plano 50 se puede proporcionar con cualquier geometría deseada, se puede proporcionar fácilmente un borde de salida plano con un ángulo de respaldo plano positivo en una sección y un ángulo de respaldo plano negativo en otra sección.

[0115] También, la anchura del alma de respaldo plano 50 puede variar a lo largo de su longitud. En particular, el alma de respaldo plano 50 también se puede extender hacia el extremo de punta y/o de raíz de la pala.

[0116] La fig.10 es una vista en sección transversal del molde 81 para fabricar un alma de respaldo plano 50. El molde 50 puede estar provisto de una forma tridimensional que es un negativo de la forma del alma de respaldo plano 50.

[0117] Las capas de fibra (por ejemplo, fibras de vidrio o carbono) se insertan en el molde 81. A continuación, se inyecta una resina y se cura para formar un laminado.

[0118] Para proporcionar un alma de respaldo plano 50 con secciones de extremo en forma de U 51, se coloca un inserto 82 entre las capas de fibra.

[0119] De acuerdo con este modo de realización de la invención, el inserto 82 se cubre por al menos una capa laminada 57. Este procedimiento facilita la aplicación de las capas de fibra, ya que las capas de fibra se pueden estirar hasta el borde del molde 81.

[0120] Después del curado de la resina, la al menos una capa laminada 57, que cubre el inserto 82, se corta y se retira el inserto 82.

[0121] Como se muestra en la fig.11, se produce un alma de respaldo plano 50 que comprende secciones de extremo en forma de U en ángulo 51, comprendiendo cada una un rebajo 54 para unirse a las partes de concha.

[0122] De acuerdo con un modo de realización preferente de la invención, el rebajo tiene una anchura w entre 10 mm y 30 mm, preferentemente entre 18 mm y 20 mm. El rebajo puede tener una profundidad d entre 50 mm y 300 mm, preferentemente entre 150 mm y 200 mm.

[0123] La fig.12 es un diagrama de flujo que muestra las etapas de producción de una pala de turbina eólica de acuerdo con un modo de realización de la invención.

[0124] En primer lugar, una parte de concha de lado de barlovento y una parte de concha de lado de sotavento se fabrican en un molde 100.

[0125] Un alma de respaldo plano con secciones de extremo en forma de U que comprende un rebajo se fabrica fuera de línea como un componente separado 101.

[0126] Las partes de concha se colocan en un molde una sobre la otra 102.

[0127] Para unir el alma de respaldo plano a las partes de concha, se aplica adhesivo en los rebajos de las secciones de extremo del alma de respaldo plano y/o en las secciones de extremo de las partes de concha 103.

[0128] A continuación, el alma de respaldo plano se empuja hacia las partes de concha 104. Para esta etapa, se puede usar una plantilla de alma de respaldo plano como se describe anteriormente.

[0129] Después de curar el adhesivo, se produce una pala de turbina eólica con un perfil de respaldo plano, en la que el alma de respaldo plano es una parte integral de la estructura de rodamiento de carga.

[0130] La invención se ha descrito con referencia a modos de realización preferentes. Sin embargo, el alcance de la invención no se limita a los modos de realización ilustrados, y se pueden llevar a cabo alteraciones y modificaciones sin desviarse del alcance de la invención que se define por las reivindicaciones adjuntas.

[0131] Lista de referencias

[0132]

[0133] 2 turbina eólica

[0134] 4 torre

[0135] 6 góndola

[0136] 8 buje

[0137] 10 pala

[0138] 11 ranura

[0139] 14 punta de pala

[0140] 15 extremo de punta

[0141] 16 raíz de pala

[0142] 17 extremo de raíz

[0143] 18 borde de ataque

[0144] 20 borde de salida

[0145] 24 primera parte de concha de pala (parte de concha de lado de presión/de barlovento)

[0146] 25 sección de extremo adelgazada de la pala

[0147] 26 segunda parte de concha de pala (parte de lado de succión/de sotavento)

[0148] 27 sección de extremo adelgazada de la pala

[0149] 28 líneas de unión/uniones de pegamento

[0150] 30 región de raíz

[0151] 32 región de transición

[0152] 34 región de perfil alar

[0153] 40 hombro

[0154] 50 alma de respaldo plano

[0155] 51 sección de extremo en forma de U

[0156] 52 brazo interior

[0157] 53 brazo exterior

[0158] 54 rebajo

[0159] 55 lengüeta

[0160] 56 sección media

[0161] 57 capa laminada

[0162] 60 alma

[0163] 61 alma

[0164] 62 alma

[0165] 70 plantilla de alma de respaldo plano

[0166] 71 pared

[0167] 72 pinza

[0168] 80 adhesivo

[0169] 81 molde para producir el alma de respaldo plano

[0170] 82 inserto

[0171] 100 Fabricar una parte de concha de lado de barlovento y una parte de concha de lado de sotavento

[0172] 101 Fabricar un alma de respaldo plano con secciones de extremo en forma de U que comprenden un rebajo 102 Colocar las partes de concha unas sobre otras

[0173] 103 Aplicar adhesivo en los rebajos de las secciones de extremo del alma de respaldo plano y/o en las partes de concha

[0174] 104 Empujar el alma de respaldo plano hacia las partes de concha

Claims

1. REIVINDICACIONES

1.Una pala de turbina eólica (10) que comprende:

- una parte de concha de lado de barlovento (24),

- una parte de concha de lado de sotavento (26),

- un borde de ataque (18) y un borde de salida (20),

- un alma de respaldo plano (50) que está dispuesta en el borde de salida (20), que acopla la parte de concha de lado de barlovento (24) con la parte de concha de lado de sotavento (26), en la que el alma de respaldo plano (50) comprende al menos una sección de extremo en forma de U (51) con un rebajo (54), en el que al menos parte de la parte de concha de lado de barlovento y/o al menos parte de la parte de concha de lado de sotavento está insertada y unida a la sección de extremo en forma de U, y en la que el alma de respaldo plano forma al menos parte de la geometría del borde de salida de la pala.

2.La pala de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el alma de respaldo plano (50) comprende una primera sección de extremo en forma de U (51) en un primer extremo, y una segunda sección de extremo en forma de U (51) en un segundo extremo.

3.La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que un espesor de la parte de concha de lado de barlovento (24) y/o un espesor de la parte de concha de lado de sotavento (26) se estrecha hacia el borde de salida (20) de la respectiva parte de concha.

4.La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que una superficie de la parte de concha de lado de barlovento (24) y/o una superficie de la parte de concha de lado de sotavento (26) está alineada con una superficie adyacente de la sección de extremo en forma de U del alma de respaldo plano (50).

5.La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el alma de respaldo plano (50) tiene una geometría variable a lo largo de su longitud.

6.La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que un ángulo entre la sección de extremo en forma de U del alma de respaldo plano (50) y una sección media del alma de respaldo plano (50) varía a lo largo de la longitud del alma de respaldo plano, en particular en la que la pala de turbina eólica tiene una sección con un ángulo de respaldo plano positivo y una sección con un ángulo de respaldo plano negativo.

7.La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que la sección de extremo en forma de U (51) comprende un primer brazo y un segundo brazo, en la que al menos uno de los brazos de la sección de extremo en forma de U (51) está conectada a la parte de concha de lado de barlovento o de sotavento por una conexión bloqueo de forma, en particular por una conexión de lengüeta y ranura.

8.La pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el alma de respaldo plano comprende un laminado reforzado con fibra.

9.Una turbina eólica, que comprende una pala de turbina eólica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes.

10.Un procedimiento para fabricar una pala de turbina eólica, comprendiendo el procedimiento las etapas de:

- proporcionar una parte de concha de lado de barlovento (24) y una parte de concha de lado de sotavento (26), teniendo cada parte de concha un extremo de borde de ataque (18) y un extremo de borde de salida (20),

- proporcionar un alma de respaldo plano (50) con una o más secciones de extremo en forma de U (51), comprendiendo cada sección de extremo un rebajo (54),

- aplicar adhesivo en los rebajos de las respectivas secciones de extremo en forma de U del alma de respaldo plano (50) y/o en los respectivos extremos de borde de salida de la parte de concha de lado de barlovento y la parte de concha de lado de sotavento,

- empujar el alma de respaldo plano (50) hacia la parte de concha de lado de barlovento y la parte de concha de lado de sotavento de modo que al menos parte de la parte de concha de lado de barlovento

y la parte de concha de lado de sotavento se inserte en los rebajos de las respectivas secciones de extremo en forma de U del alma de respaldo plano (50), para formar al menos parte de un borde de salida de la pala de turbina eólica, en el que el alma de respaldo plano forma al menos parte de la geometría del borde de salida de la pala.

11.El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el alma de respaldo plano (50) se empuja hacia las partes de concha en un molde que se cierra para conectar las partes de concha.

12.El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que el alma de respaldo plano (50) se empuja hacia la concha después de que la parte de concha de lado de barlovento (24) y la parte de concha de lado de sotavento se hayan conectado y retirado de un molde.

13.El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el alma de respaldo plano (50) se empuja hacia las partes de concha usando una plantilla de alma de respaldo plano (70), que comprende una pared (71) con una superficie de rodamiento para el alma de respaldo plano y que se empuja hacia el alma de respaldo plano, en particular usando pinzas (72).

14.El procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el alma de respaldo plano (50) se produce comprendiendo una etapa de formar un laminado reforzado con fibra en un molde.

15.El procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, en el que el rebajo de la sección de extremo en forma de U del alma de respaldo plano (50) se produce colocando un inserto (82) en o sobre el laminado reforzado con fibra, en el que el inserto se retira después del curado.