BR102015028849A2 - pá de rotor, turbina eólica e método para fabricar uma cobertura de longarina - Google Patents
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Abstract
resumo cobertura de longarina para uma pá de rotor de turbina eólica trata-se de uma cobertura de longarina para uma pá de rotor de uma turbina eólica. a pá de rotor inclui uma raiz de pá e uma ponta de pá, bordos de ataque e de fuga, lados de pressão e sucção e pelo menos uma cobertura de longarina configurada em uma superfície interna de um dentre o lado de pressão ou de sucção. a cobertura de longarina inclui uma ou mais camadas de um primeiro material e um segundo material condutor que entra em contato com pelo menos uma das camadas do primeiro material. adicionalmente, o material condutor é diferente do primeiro material. desse modo, o material condutor é configurado com o primeiro material de modo a criar uma cobertura de longarina equipotencial.
Description
“PÁ DE ROTOR, TURBINA EÓLICA E MÉTODO PARA FABRICAR UMA COBERTURA DE LONGARINA” Campo da Invenção [001] A presente matéria refere-se em geral às pás de rotor para uma turbina eólica e, mais particularmente, a uma cobertura de longarina para uma pá de rotor que tem camadas condutoras.
Antecedentes da Invenção [002] A energia eólica é considerada uma das fontes de energia mais limpas, mais ecologicamente corretas atualmente disponíveis e as turbina eólicas ganharam maior atenção nesse sentido, Uma turbina eólica moderna inclui tipicamente uma torre, gerador, caixa de engrenagens, nacela e uma ou mais pás de rotor, As pás de rotor capturam energia cinética do vento com o uso de princípios de folha laminada conhecidos e transmitem a energia cinética através de energia rotacional para girar um eixo que acopla as pás de rotor a uma caixa de engrenagens ou, se uma caixa de engrenagens não for usada, diretamente ao gerador. O gerador, então, converte a energia mecânica para energia elétrica que pode ser empregada, em uma grade de utilidade, [003] As pás de rotor de turbina eólica, em geral, incluem um invólucro de corpo formado por duas metades de invólucro de um material laminado de compósito. As metades de invólucro são, em geral, fabricadas com o uso de processos de moldagem e, então, acopladas juntas ao longo das bordas correspondentes da pá de rotor. Em geral, o invólucro de corpo é relativamente leve e tem propriedades estruturais (por exemplo, rigidez, resistência à flambagem e força) que não são configuradas para resistir aos momentos de flexão e outras cargas exercidas sobre a pá de rotor durante a operação. Para aumentar a rigidez, resistência à flambagem e a força da pá de rotor, o invólucro de corpo é tipicamente reforçado com o uso de coberturas de longarina que se engatam às superfícies internas das metades de invólucro. As coberturas de longarinas podem ser construídas de diversos materiais, incluindo, porém, sem limitação compósitos laminados de fibra de vidro e/ou compósitos laminados de fibra de carbono.
[004] Durante a vida útil da turbina eólica, as pás de rotor são particularmente propensas a serem atingidas por raios. Desse modo, as turbinas eólicas modernas tipicamente incluem um sistema de proteção contra raios que tem um ou mais receptores de raio dispostos no exterior das pás de rotor e um fio condutor ou cabo de raio acoplado ao(s) receptor(es) de raio e que se estende através das pás de rotor de uma ponta de pá para uma raiz de pá e através de outros componentes até ser aterrado através de uma torre para uma localização de solo. Em conformidade, quando o raio atinge a pá de rotor, a corrente elétrica pode fluir através do(s) receptor(es) de raio e podem ser conduzidos através do sistema de raios para o solo. No entanto, quando um raio ocorre, descargas indesejadas podem partir das coberturas de longarina para o invólucro de corpo, o que pode causar dano significativo à pá de rotor.
[005] Em conformidade, existe uma necessidade de um projeto de cobertura de longarina que impeça tais descargas das coberturas de longarina. Mais especificamente, uma cobertura de longarina construída com camadas alternadas de material condutor, de modo a conectar eletricamente as camadas de uma cobertura de longarina ao sistema de proteção de iluminação, seria bem-vinda na técnica.
Breve Descrição da Invenção [006] Os aspectos e vantagens da invenção serão apresentados, em parte, na descrição seguinte, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendido através a partir da prática da invenção.
[007] Em um aspecto da presente revelação, uma pá de rotor de uma turbina eólica é revelada. A pá de rotor inclui uma raiz de pá e uma ponta de pá, bordas anterior e posterior, lados de pressão e de sucção e pelo menos uma cobertura de longarina configurada sobre uma superfície interna de qualquer um ou ambos os lados de pressão ou de sucção. Uma cobertura de longarina inclui uma ou mais camadas de um primeiro material e um segundo material condutor que entra em contato com pelo menos uma das camadas do primeiro material. Adicionalmente, o material condutor é diferente do primeiro material. Desse modo, o material condutor é configurado com o primeiro material de modo a criar uma cobertura de longarina equipotencial.
[008] Em uma realização, uma cobertura de longarina pode conter camadas alternadas do primeiro material e do material condutor. Em várias realizações, as camadas de primeiro material podem incluir compósitos laminados de fibra de vidro, compósitos laminados de fibra de carbono, e/ou compósitos de fibra pré-impregnada. Mais especifícamente, em uma realização particular, se as coberturas de longarina são construídas de compósitos laminados de fibra de carbono, o material condutor pode ser colocado entre certas camadas das pilhas de carbono. De modo alternativo, o material condutor pode estar ausente entre algumas camadas de primeiro material e/ou presente em outras, por exemplo, a cada terceira camada. Em outra realização, o material condutor pode ser inserido dentro de uma ou mais camadas do primeiro material, por exemplo, em que as coberturas de longarina são construídas de fibras compósitas pré-impregnadas.
[009] Em realizações ainda adicionais, o material condutor pode conter pelo menos um metal ou liga de metal. Mais especificamente, em realizações particulares, o metal ou liga de metal pode conter pelo menos um dentre cobre, alumínio, aço, estanho, tungstênio, ferro, níquel, ou combinações dos mesmos, ou qualquer outro material adequado. Além disso, o material condutor pode incluir qualquer uma das seguintes configurações: uma rede, um fio, uma dobra, ou quaisquer combinações dos mesmos.
[010] Em ainda outra realização, as camadas do primeiro material e do material condutor podem ter diferentes comprimentos ao longo de um comprimento de uma cobertura de longarina. Desse modo, as camadas do primeiro material e do material condutor podem se estender ao longo de toda a extensão da pá de rotor ou ao longo de apenas uma porção da pá de rotor. Adicionalmente, nas realizações adicionais, as camadas do primeiro material e do material condutor podem ter comprimentos uniformes ao longo de uma largura de uma cobertura de longarina.
[011] Em outro aspecto, a presente revelação é direcionada para uma turbina eólica. A turbina eólica inclui uma torre montada sobre uma superfície de sustentação, uma nacela configurada no topo da torre e um cubo de rotor que tem uma ou mais pás de rotor. Pelo menos uma das pás de rotor tem uma ou mais coberturas de longarina configuradas sobre uma superfície interna de pelo menos um dentre um lado de pressão ou um lado de sucção da pá de rotor. Adicionalmente, uma cobertura de longarina inclui uma ou mais camadas de um primeiro material e um segundo material condutor que entra em contato com pelo menos uma das camadas do primeiro material, sendo que o material condutor é diferente do primeiro material. Desse modo, o material condutor é configurado com o primeiro material de modo a criar uma cobertura de longarina equipotencial. Deve-se compreender que a turbina eólica pode incluir, adicionalmente, quaisquer das funções adicionais, conforme descrito no presente documento.
[012] Em ainda outro aspecto, a presente revelação é direcionada para um método para fabricar uma cobertura de longarina para uma pá de rotor de uma turbina eólica. O método inclui fornecer uma ou mais camadas de um primeiro material de uma cobertura de longarina. Outra etapa inclui colocar um segundo material condutor adjacente a pelo menos uma das camadas do primeiro material, em que o material condutor é diferente do primeiro material. Desse modo, o material condutor é configurado com o primeiro material de modo a criar uma cobertura de longarina equipotencial.
[013] Em outra realização, a etapa de colocar o segundo material condutor de modo a entrar em contato com pelo menos uma das camadas de primeiro material pode incluir, adicionalmente, alternar o material condutor com as uma ou mais camadas de primeiro material. Nas realizações adicionais que contém fibras compósitas pré-impregnadas, o método pode incluir, também, inserir o material condutor dentro das fibras compósitas pré-impregnadas. Deve-se compreender que o método pode incluir adicionalmente qualquer uma dentre as funções e/ou etapas adicionais, conforme descrito no presente documento.
[014] Essas e outras funções, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão mais bem compreendidos com referência à seguinte descrição e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram as realizações da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.
Breve Descrição das Figuras [015] Uma total e capacitadora revelação da presente invenção, que inclui o melhor modo da mesma, direcionada para uma pessoa de habilidade comum na técnica, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às figuras anexas, em que: A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma realização de uma turbina eólica de acordo com a presente revelação; A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de outra realização de uma turbina eólica, que ilustra, particularmente, um sistema de proteção de luz configurado com a mesma de acordo com a presente revelação; A Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva da pá de rotor de acordo com a presente revelação; A Figura 4 ilustra uma vista em corte transversal da pá de rotor da Figura 3 ao longo da linha 4-4; A Figura 5 ilustra uma vista detalhada de uma cobertura de longarina da Figura 4; A Figura 6 ilustra uma vista lateral de uma realização de uma cobertura de longarina ao longo de um comprimento da mesma de acordo com a presente revelação; A Figura 7 ilustra outra vista detalhada de uma realização de uma cobertura de longarina de acordo com a presente revelação; A Figura 8 ilustra uma vista em corte transversal de uma cobertura de longarina da Figura 5 ao longo da linha 8-8; e A Figura 9 ilustra uma vista em corte transversal de outra realização de uma cobertura de longarina de acordo com a presente revelação.
Descrição Detalhada da Invenção [016] Será feita referência agora, em detalhe, às realizações da invenção, das quais um ou mais exemplos são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não de limitação da invenção. Na verdade, será evidente para os elementos versados na técnica que várias modificações e variações podem ser feitas na presente invenção sem se afastar do escopo ou espírito da invenção. Por exemplo, as funções ilustradas ou descritas como parte de uma realização podem ser usadas com outra realização para produzir uma realização ainda mais adicional. Desse modo, pretende-se que a presente invenção inclua tais modificações e variações abrangidas dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.
[017] Geralmente, a presente matéria é direcionada a uma cobertura de longarina de uma pá de rotor de uma turbina eólica que tem uma ou mais camadas condutoras. Mais especificamente, a cobertura de longarina inclui uma ou mais camadas de um primeiro material e uma ou mais camadas de um segundo material condutor que entra em contato com pelo menos uma das camadas de primeiro material. Adicionalmente, o material condutor é diferente do primeiro material. O material condutor é configurado com o primeiro material de modo a criar uma cobertura de longarina equipotencial. Conforme usado no presente documento, os termos “equipotencial” ou “equipotencialmente” ou similares, em geral, se referem a um objeto em que todo ponto no objeto está no mesmo potencial. Por exemplo, se certos pontos dentro de ou na superfície de uma cobertura de longarina não contiverem fluxo de carga entre os pontos, então a diferença de potencial entre os pontos é zero. Em tal ilustração, a cobertura de longarina poderia ser equipotencial, uma vez que todos os pontos na cobertura de longarina têm o mesmo potencial.
[018] A presente revelação fornece muitas vantagens não presentes na técnica anterior. Por exemplo, se o primeiro material contém carbono, as coberturas de longarina podem ser bastante anisotrópicas sem a adição do material condutor. Incluindo-se o material condutor, a condutividade resultante das coberturas de longarina de carbono é mais isotrópica, permitindo-se a transferência de corrente através da espessura e transversal às fibras. Desse modo, as coberturas de longarina da presente revelação ajudam a reduzir descargas ou arcos indesejáveis das coberturas de longarina de carbono para a pá que causariam, de outro modo, dano significativo, por exemplo, o descolamento entre as camadas.
[019] Em referência agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma turbina eólica de eixo geométrico horizontal 10. Deve-se verificar que a turbina eólica 10 também pode ser uma turbina eólica de eixo geométrico vertical. Conforme mostrado na realização ilustrada, a turbina eólica 10 inclui uma torre 12, a nacela 14 montada sobre a torre 12 e um cubo de rotor 18 que é acoplado à nacela 14. A torre 12 pode ser fabricada a partir de aço tubular ou outro material adequado. O cubo de rotor 18 inclui uma ou mais pás de rotor 16 acopladas a e que se estendem radialmente para fora do cubo 18. Conforme mostrado, o cubo de rotor 18 inclui três pás de rotor 16. Entretanto, em uma realização alternativa, o cubo de rotor 18 pode incluir mais ou menos que três pás de rotor 16. As pás de rotor 16 giram o cubo de rotor 18 para permitir que a energia cinética seja transferida do vento em energia mecânica utilizável, e subsequentemente, em energia elétrica. Especificamente, o cubo 18 pode ser acoplado de modo giratório a um gerador elétrico (não ilustrado) posicionado dentro da nacela 14 para produção de energia elétrica.
[020] Em referência à Figura 2, é ilustrada uma vista em perspectiva de uma realização de uma turbina eólica 10 que tem um sistema de proteção de iluminação 50 configurado no mesmo. Conforme mostrado, o sistema de proteção de iluminação 50 inclui pelo menos uma pá de rotor 16 que tem uma pluralidade de receptores de raio 40 configurada na mesma. Adicionalmente, cada uma das pás de rotor 16 pode ser configurada de uma maneira similar. Por exemplo, conforme mostrado, cada pá de rotor 16 inclui um circuito condutor 60 que tem uma pluralidade de receptores de raio 40 conectados por meio de um ou mais condutores de iluminação 41 dentro de uma cavidade interna da pá de rotor 16. Os respectivos condutores de circuito de iluminação 60 para cada uma das pás de rotor 16 incluem extremidades terminais que se estendem através da porção de raiz das pás de rotor 16 e são individualmente conectadas a um sistema de aterramento dentro do cubo de rotor 18. O sistema de aterramento pode ser configurado de diversas maneiras, uma vez que seja é conhecido na técnica. Por exemplo, o sistema de aterramento pode incluir qualquer percurso condutor definido pela máquina de turbina eólica ou pela estrutura de suporte, que inclui rolamentos de pá, placas de apoio de máquina, estrutura de torre, e semelhante, que define qualquer condutor de percurso de aterramento adequado 68 das pás 16, através da torre 12, até a haste de aterramento 70 por meio de um cabo de aterramento 72 ou outro percurso de aterramento adequado.
[021] Em referência agora às Figuras 3 e 4, uma das pás de rotor 16 da Figura 2 é ilustrada de acordo com aspectos da presente matéria. Em particular, a Figura 3 ilustra uma vista em perspectiva da pá de rotor 16, enquanto a Figura 4 ilustra uma vista em corte transversal da pá de rotor 16 ao longo da linha em corte 4-4 mostrada na Figura 3. Conforme mostrado, a pá de rotor 16, em geral, inclui uma raiz de pá 30 configurada para ser montada ou, em vez disso, presa ao cubo 18 (figura 1) da turbina eólica 10 e à ponta de pá 32 disposta em oposição à raiz de pá 30. Um invólucro de corpo 21 da pá de rotor em geral se estende entre a raiz de pá 30 e a ponta de pá 32 ao longo de um eixo geométrico longitudinal 27. O invólucro de corpo 21 pode, em geral, servir como o envoltório/re vesti mento externo da pá de rotor 16 e pode definir um perfil substancialmente aerodinâmico, tal como através da definição de um corte transversal em formato de aerofólio simétrico ou abaulado. O invólucro de corpo 21 também pode definir um lado de pressão 34 e um lado de sucção 36 que se estendem entre as bordas anterior e posterior 26, 28 da pá de rotor 16. Adicionalmente, a pá de rotor 16 também pode ter uma extensão 23 que define o comprimento total entre a raiz de pá 30 e a ponta de pá 32 e uma corda 25 que define o comprimento total entre a borda anterior 26 e a borda posterior 28. Conforme é em geral compreendido, a corda 25 pode, em geral, variar no comprimento em relação à extensão 23 conforme a pá de rotor 16 se estende da raiz de pá 30 para a ponta de pá 32.
[022] Em muitas realizações, o invólucro de corpo 21 da pá de rotor 16 pode ser formado como um componente individual, unitário. De modo alternativo, o invólucro de corpo 21 pode ser formado a partir de uma pluralidade de componentes de invólucro. Por exemplo, o invólucro de corpo 21 pode ser fabricado a partir de uma primeira metade de invólucro definindo-se, em geral, o lado de pressão 34 da pá de rotor 16 e uma segunda metade de invólucro definindo-se, em geral, o lado de sucção 36 da pá de rotor 16, sendo que tais metades de invólucro são presas uma à outra nas bordas anterior e posterior 26, 28 da pá 16. Adicionalmente, o invólucro de corpo 21 pode, em geral, ser formado a partir de qualquer material adequado. Por exemplo, em uma realização, o invólucro de corpo 21 pode ser formado inteiramente a partir de um material compósito laminado, tal como um compósito laminado reforçado de fibra de carbono ou um compósito laminado reforçado de fibra de vidro. De modo alternativo, uma ou mais porções do invólucro de corpo 21 podem ser configuradas como uma camada de construção e podem incluir um material nuclear, formado a partir de um material de peso leve, tal como madeira (por exemplo, balsa), espuma (por exemplo, espuma de poliestireno extrudido) ou uma combinação de tais materiais, dispostos entre as camadas de material compósito laminado.
[023] Em referência, particularmente, à Figura 4, a pá de rotor 16 pode incluir também um ou mais componentes estruturais que se estendem longitudinalmente configurados para fornecer aumento de rigidez, resistência à flambagem e/ou força à pá de rotor 16. Por exemplo, a pá de rotor 16 pode incluir um par de coberturas de longarina que se estendem longitudinalmente 20, 22 configuradas para serem engatadas contra as superfícies internas opostas 35, 37 dos lados de pressão de sucção 34, 36 da pá de rotor 16, respectivamente. Adicionalmente, uma ou mais mantas de cisalhamento 24 podem ser dispostas entre as coberturas de longarina 20, 22 de modo a formar uma configuração do tipo feixe. As coberturas de longarina 20, 22 podem, em geral, ser projetadas para controlar as resistências à flexão e/ou outras atuações de cargas sobre a pá de rotor 16 em uma direção geralmente em sentido de envergadura (uma direção paralela à extensão 23 da pá de rotor 16) durante a operação de uma turbina eólica 10. De modo similar, as coberturas de longarina 20, 22 também podem ser projetadas para resistir à compressão no sentido da envergadura que ocorre durante a operação da turbina eólica 10.
[024] Em geral, conforme mostrado nas Figuras de 5 a 9, as coberturas de longarina 20, 22 incluem uma ou mais camadas 52 de um primeiro material e pelo menos um material condutor 54 que entra em contato com pelo menos uma das camadas 52 do primeiro material. Mais especificamente, a Figura 5 ilustra uma vista detalhada em corte transversal do lado de sucção 36 de uma cobertura de longarina 20 da Figura 4 ao longo da largura de longarina 56, enquanto a Figura 6 ilustra a cobertura de longarina 20 ao longo de um comprimento de longarina 58 (isto é, ao longo da extensão 23 da pá de rotor 16). As Figuras de 7 a 9 ilustram varas realizações do material condutor 54 de uma cobertura de longarina 20 de acordo com a presente revelação.
[025] O primeiro material 52 das coberturas de longarina 20, 22 pode ser formado a partir de qualquer material compósito adequado que tem propriedades materiais (por exemplo, forças e/ou módulos de elasticidade). Adicionalmente, as coberturas de longarina 20, 22 podem, em geral, ser formadas a partir do mesmo material compósito 52. Desse modo, em diversas realizações da presente matéria, ambas as coberturas de longarina 20, 22 podem ser formadas a partir de qualquer material compósito laminado adequado que tenha uma força de tensão e/ou módulo de elasticidade que varia da força compressora do compósito e/ou módulo de elasticidade. Os materiais compósitos laminados adequados podem incluir compósitos laminados adequados reforçados com carbono, misturas de carbono, fibras de vidro, misturas de fibras de vidro, misturas de carbono e fibras de vidro e qualquer outro material de reforço adequado e misturas do mesmo. Por exemplo, em uma realização particular da presente matéria, ambas as coberturas de longarina 20, 22 podem ser formadas a partir de um compósito laminado reforçado de fibra de carbono laminado.
[026] O material condutor 54 é um material diferente das camadas de primeiro material 52 e pode ser qualquer material condutor apropriado que seja adequado para impedir descargas ou arcos indesejados das coberturas de longarina 20, 22 para a pá de rotor 16 que causaria, em vez disso, dano estrutural significativo. Por exemplo, em certas realizações, o material condutor 54 pode incluir um metal ou liga de metal, tais como cobre, alumínio, aço, estanho, tungstênio, ferro, níquel, ou combinações dos mesmos. Incluindo-se as camadas condutoras 54, a condutividade resultante das coberturas de longarina 20, 22 é mais isotrópica, permitindo-se a transferência de corrente através da espessura das coberturas de longarina 20, 22 e transversal às fibras.
[027] Deve-se compreender que a cobertura de longarina 20 pode incluir qualquer número e/ou configuração de camadas de primeiro material 52 e camadas condutoras 54. Por exemplo, conforme mostrado, a cobertura de longarina 20 inclui três camadas de primeiro material 52 e duas camadas de material condutor 54. Nas realizações adicionais, a cobertura de longarina 20 pode incluir mais que três ou menos que três camadas de primeiro material 52 ou mais que duas ou menos que duas camadas de material condutor 54. Adicionalmente, conforme mostrado, as coberturas de longarina 20, 22 podem incluir camadas alternadas do primeiro material 52 e do material condutor 54, De modo alternativo, o material condutor 54 pode estar ausente entre ou dentro de algumas camadas de primeiro material 52 (por exemplo, entre todas as outras camadas ou de três em três camadas, etc.). Adicionalmente, o material condutor 54 pode incluir camadas de material (por exemplo, pilhas), uma rede, um fio, ou qualquer outra configuração adequada. Além disso, o material condutor 54 pode ser implantado ao longo de toda extensão 23 da pá de rotor 16, emendas segmentadas ao longo da extensão 23, ou alguma porcentagem da extensão 23. Desse modo, o número de camadas e/ou configurações do material condutor 54 são configurados para conectar eletricamente as camadas 52 do primeiro material de uma cobertura de longarina 20 a um sistema de proteção de iluminação 50 da turbina eólica 10 (por exemplo, por meio do condutor de iluminação 41).
[028] Em referência particularmente às Figuras 5, 7 e 9, o material condutor 54 pode ser da mesma largura que a cobertura de longarina 20, mais estreito que a cobertura de longarina 20, ou mais largo que a cobertura de longarina 20. Mais especificamente, conforme mostrado na Figura 5, o material condutor 54 pode ser substancialmente da mesma largura que a largura 56 de uma cobertura de longarina 20. Em contrapartida, conforme mostrado na Figura 7, o material condutor 54 pode ser mais largo que a largura 56 de uma cobertura de longarina 20 (por exemplo, quando o material condutor 54 contém um ou mais fios). Adicionalmente, conforme mostrado na Figura 9, o material condutor 54 pode ser mais estreito que a largura 56 de uma cobertura de longarina 20 (por exemplo, quando o material condutor 54 é inserido dentro do primeiro material 52). Em realizações ainda adicionais, conforme mostrado na Figura 6, as camadas do primeiro material 52 e do material condutor 54 podem incluir diferentes comprimentos ao longo de um comprimento 58 de uma cobertura de longarina 20.
[029] Além disso, a largura do material condutor 54 pode ser uma função do método de fabricação usado para construir a cobertura de longarina. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 9, o material condutor 54 pode ser inserido dentro do primeiro material 52 devido à colocação do material condutor 54 dentro de um molde e/ou de camadas condutoras de formação nos materiais pré-impregnados durante o processo de cura. Além disso, o material condutor 54 pode ser incorporado em um manto de vidro ou carbono ou um tecido seco. Conforme usado no presente documento, materiais pré-impregnados se referem, em geral, a fibras compósitas “pré-impregnadas” em que um material de matriz já está presente. As fibras compósitas frequentemente tomam a forma de uma onda e a matriz é usada para colá-las juntas e a outros componentes durante a fabricação. A matriz é apenas parcialmente curada para permitir o fácil manuseio e, portanto, o material condutor 54 pode ser inserido na matriz antes que o mesmo seja curado, de tal modo que a cobertura de longarina 20 possa ser curada como uma parte, com o material condutor 54 curado na mesma.
[030] A presente revelação também é direcionada a métodos para fabricação de coberturas de longarina, conforme descrito no presente documento. Por exemplo, em uma realização, o método pode incluir fornecer uma ou mais camadas de um primeiro material, por exemplo, vidro, carbono, ou compósitos laminados de fibra pré-impregnada. Desse modo, o método pode incluir também colocar um segundo material condutor adjacente a ou dentro de pelo menos uma das camadas do primeiro material. Por exemplo, em uma realização, o método pode incluir alternar o material condutor entre uma ou mais camadas de primeiro material. De modo alternativo, nas realizações que contêm fibras compósitas pré-impregnadas, o método pode incluir inserir o material condutor dentro das fibras compósitas pré-impregnadas antes de a cobertura de longarina ser curada. Desse modo, os métodos descritos no presente documento fornecem uma cobertura de longarina que contém material condutor configurado na mesma que conecta equipotencialmente todas as camadas de uma cobertura de longarina, de tal modo que a cobertura de longarina possa ser eletricamente conectada a um sistema de proteção de iluminação da turbina eólica.
[031] Esta descrição escrita usa exemplos para descrever a invenção, que inclui o melhor modo, e também para permitir que qualquer pessoa versada na técnica pratique a invenção, que inclui fazer e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e realizar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos elementos versados na técnica. Tais outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações se os mesmo incluírem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se os mesmos incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.
Lista de Componentes Reivindicações
Claims (15)
1. PÁ DE ROTOR (16) de uma turbina eólica (10), caracterizada pelo fato de que a pá de rotor (16) compreende: uma raiz de pá (30) e uma ponta de pá (32); um bordo de ataque (26) e um bordo de fuga (28); um lado de sucção (36) e um lado de pressão (34); e pelo menos uma cobertura de longarina (20) configurada em uma superfície interna de um ou ambos dentre os lados de pressão ou sucção (34, 36), em que a cobertura de longarina (20) compreende uma ou mais camadas de um primeiro material (52) e um segundo material condutor (54) que entra em contato com pelo menos uma das camadas de primeiro material (52), em que o material condutor (54) é um material diferente do primeiro material, em que o material condutor (54) é configurado com o primeiro material (52) de modo a criar uma cobertura de longarina (20) equipotencial.
2. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material condutor (54) da cobertura de longarina (20) é configurado para se conectar eletricamente a um sistema de proteção contra raios (50) da turbina eólica (10).
3. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a cobertura de longarina (20) compreende adicionalmente alternar camadas do primeiro material (52) e do material condutor (54).
4. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material condutor (54) é embutido em uma ou mais camadas do primeiro material (52),
5. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material condutor (54) compreende pelo menos um metal ou liga de metal.
6. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o metal compreende pelo menos um dentre cobre, alumínio, aço, estanho, tungstênio, ferro, níquel ou combinações dos mesmos.
7. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o material condutor (54) compreende pelo menos uma dentre as configurações a seguir: uma malha, um fio ou uma dobra.
8. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as camadas de primeiro material (52) compreendem pelo menos um dentre compósitos laminados de fibra de vidro, compósitos laminados de fibra de carbono ou compósitos de fibra pré-impregnada.
9. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as camadas do primeiro material (52) e do material condutor (54) compreendem comprimentos variáveis ao longo de um comprimento (58) da cobertura de longarina (20).
10. PÁ DE ROTOR (16), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as camadas do primeiro material (52) e do material condutor (54) compreendem comprimentos uniformes ao longo de uma largura de longarina (56).
11. TURBINA EÓLICA (10), caracterizada pelo fato de que compreende: uma torre (12) montada em uma superfície de sustentação; uma nacela (14) configurada no topo da torre (12); um cubo de rotor (18) que compreende uma ou mais pás de rotor (16), em que pelo menos uma das pás de rotor (16) compreende pelo menos uma cobertura de longarina (20) configurada em uma superfície interna de pelo menos um dentre um lado de pressão (34) ou um lado de sucção (36) da pá de rotor (16), em que a cobertura de longarina (20) compreende uma ou mais camadas de um primeiro material (52) e um segundo material condutor (54) adjacente a pelo menos uma das camadas do primeiro material (52), em que o material condutor (54) é diferente do primeiro material (52), em que o material condutor (54) é configurado com o primeiro material (52) de modo a criar uma cobertura de longarina (20) equipotencial.
12. MÉTODO PARA FABRICAR UMA COBERTURA DE LONGARINA (20) para uma pá de rotor (16) de uma turbina eólica (10), caracterizado pelo fato de que o método compreende: fornecer uma ou mais camadas de um primeiro material (52) da cobertura de longarina (20); e, colocar pelo menos um material condutor (54) adjacente a ou dentro de pelo menos uma das camadas do primeiro material (52), em que o material condutor (54) é diferente do primeiro material (52), em que o material condutor (54) é configurado com o primeiro material (52) de modo a criar uma cobertura de longarina (20) equipotencial.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que colocar pelo menos um material condutor (54) adjacente a pelo menos uma das camadas de primeiro material (52) compreende adicionalmente pelo menos um dentre alternar o material condutor (54) com a uma ou mais camadas de primeiro material (52) ou embutir o material condutor (54) nos compósitos de fibra pré-impregnados.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que as camadas de primeiro material (52) compreendem pelo menos um dentre os compósitos laminados de fibra de vidro, compósitos laminados de fibra de carbono ou compósitos de fibra pré-impregnada.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o material condutor (54) compreende pelo menos um metal ou uma liga de metal.
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