ES2876420T3 - Tira compuesta fibrosa pultruida con extremos ahusados en ancho y grosor para tapas de larguero de turbinas eólicas - Google Patents

Abstract

Una tira compuesta fibrosa pultruida (1) para una tapa de larguero (30) de una pala de rotor de turbina eólica (10), comprendiendo la tira (1): - fibras unidireccionales (99) que se extienden a lo largo de una dirección longitudinal (9) de la tira (1), - una primera y una segunda regiones de borde (40, 60) separadas en la dirección longitudinal (9) de la tira (1) por una región intermedia (50), en donde la región intermedia (50) está definida por una primera y una segunda superficies planas opuestas entre sí que se extienden longitudinalmente y dispuestas en paralelo (52, 54), en donde un grosor de la tira (1) se puede determinar perpendicular a las superficies planas primera y segunda (52, 54) y un ancho de la tira (1) se puede determinar paralelo a las superficies planas primera y segunda (52, 54) y perpendicular a la dirección longitudinal (9) de la tira (1), en donde al menos una de las regiones de borde primera y segunda (40, 60) comenzando desde la región intermedia (50) y que se extiende longitudinalmente se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira (1), en donde la al menos una de las regiones de borde primera y segunda (40, 60) que se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira (1) comprende una primera y una segunda caras poligonales en ángulo recto (41, 42) dispuestas perpendicularmente a las superficies planas primera y segunda (52, 54), caracterizada por que un lado (41a) de la primera cara poligonal (41) comenzando desde la región intermedia (50) se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:50 y un lado (42a) de la segunda cara poligonal ( 42) comenzando desde la región intermedia (50) se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:20, en donde el ahusamiento del lado (41a) de la primera cara poligonal (41) es menor que el ahusamiento del lado (42a) de la segunda cara poligonal (42).

Description

DESCRIPCIÓN

Tira compuesta fibrosa pultruida con extremos ahusados en ancho y grosor para tapas de larguero de turbinas eólicas

La presente invención se refiere en general a turbinas eólicas y, en particular, a una tapa de larguero de una pala de rotor de turbina eólica. Más específicamente, la presente invención se refiere a tiras compuestas fibrosas unidireccionales pultruidas, tapas de larguero con dichas tiras compuestas fibrosas unidireccionales pultruidas, y palas de turbina eólica con tapas de larguero que tienen dichas tiras compuestas fibrosas unidireccionales pultruidas.

Las dimensiones de las turbinas eólicas y las palas eólicas aumentan constantemente y, en consecuencia, son crecientes los desafíos que hay que superar durante los procesos de fabricación de dichas palas de rotor de turbina eólica. Actualmente, los materiales preferidos utilizados para fabricar palas de rotor de turbinas eólicas, en lo sucesivo, también denominadas las palas, son plásticos reforzados con fibra de vidrio y/o carbono (CFRP) habitualmente denominados "compuestos". Recientes desarrollos en la industria de las turbinas eólicas han ocasionado la introducción de tiras compuestas fibrosas unidireccionales pultruidas, es decir, tiras pultruidas de material compuesto con refuerzo de fibras unidireccionales (UD), principalmente en las construcciones de tapas de larguero, que representan los principales componentes portadores de carga de las palas del rotor.

La Figura 4 muestra esquemáticamente un esquema de disposición de dichas tiras pultruidas 201 en una tapa de larguero (no mostrada en la Figura 4) de una parte de un perfil aerodinámico 20 de una pala de rotor de turbina eólica. El perfil aerodinámico 20 de la pala tiene un borde delantero 14a y un borde trasero 13a. Generalmente en la pala hay dos o cuatro tapas de larguero, formando cada dos un par separado en una dirección de aleta de la pala por una red, y avanzando cada una en la dirección de envergadura 16d de la pala, aunque en la Figura 4, con el fin de simplificar, solo se representa esquemáticamente parte de una de dichas tapas de larguero.

La tira pultruida 201 que se conoce convencionalmente, en lo sucesivo, también denominada tira 201 o perfil 201 convencional, está definida por superficies planas y generalmente se asemeja a un paralelepípedo rectangular alargado longitudinalmente, es decir, a lo largo de un eje longitudinal 9c de la tira convencional 201, tal como una barra o plancha, y tiene una sección transversal de forma rectangular cuando se secciona normalmente respecto al eje longitudinal 9c. Fibras 99 en la tira convencional 201, por ejemplo, fibras de carbono avanzan a lo largo del eje longitudinal 9c de la tira 201. La longitud de dicha tira 201 se mide a lo largo de su eje longitudinal 9c, es decir, a lo largo de la alineación de las fibras 99, el ancho se mide perpendicular a la medida de la longitud y a lo largo de las superficies planas superior o inferior de la tira 201, y el grosor se mide mutuamente perpendicular al eje longitudinal 9c y al ancho. El ancho y el grosor habituales de dichas tiras 201 en tapas de larguero varían respectivamente entre 50 y 200 mm y entre 2 y 5 mm. Dichas tiras convencionales 201 de la Figura 4 se apilan unas sobre otras para formar una pila de las tiras convencionales 201, aunque solo dos de dichas tiras 201 se muestran en la Figura 4, el número de tiras 201 puede diferir y normalmente es superior a dos.

La pila se infunde con resina para formar la tapa del larguero convencional que luego se usa posteriormente como estructura preformada en la formación de la carcasa de la pala donde se colocan esteras de fibra sobre y alrededor de la tapa del larguero prefabricada y otras partes del molde de la pala para formar la pala. De manera alternativa, la infusión de resina y el curado para la formación de la carcasa de la pala, por ejemplo, VARTM (moldeo por transferencia de resina asistido por vacío), se lleva a cabo para las tiras 201 simultáneamente junto con la formación de la carcasa de la pala, colocando esteras de fibra alrededor de la pila de las tiras 201. La tapa del larguero así formada está incrustada generalmente en la carcasa de la pala. Las tiras 201 están dispuestas en la tapa del larguero de tal manera que las fibras 99 están alineadas a lo largo de la dirección de envergadura 16d de la pala.

Una de las principales desventajas de usar CFRP en forma de tira convencional 201 surge de sus extremos longitudinales o terminaciones abruptas. Dada la enorme rigidez de la tira 201, comenzando incluso un perfil de 2 mm de grosor con bordes afilados, tal como se muestra en la Figura 4, introduce grandes concentraciones de tensión en la carcasa donde los bordes hacen contacto con la carcasa, y fuerzas de desprendimiento entre las tiras 201 que pueden ser fatales para la integridad estructural de la pala.

El problema mencionado anteriormente de las terminaciones abruptas de las tiras 201 se puede abordar ahusando el grosor de las tiras 201 en la dirección longitudinal 9c como se muestra en la Figura 5. Sin embargo, las tiras ahusadas convencionalmente 201a tienen otros problemas. Primero, el ángulo de ahusamiento es constante y, por lo general, se eligen ángulos pequeños, en el orden de 1:100-1:50. Esto hace que las regiones ahusadas sean muy grandes, con las desventajas de - en primer lugar, consumibles utilizados en el proceso de mecanizado menos duraderos; en segundo lugar, superficies mecanizadas más grandes, expuestas a una posible contaminación ambiental (la superficie no mecanizada de los perfiles generalmente está protegida por la capa despegable que se retira justo antes de su uso, pero el mecanizado se traduce en la pérdida de la capa despegable); y, en tercer lugar, material desperdiciado durante el mecanizado.

Asimismo, hasta la elección de la solución representada en la Figura 5 introduce momentos de flexión local en el lugar donde termina la tira 201a. Por tanto, las concentraciones de tensión local en la tapa del larguero donde termina la tira 201a son elevadas, generalmente en la región de terminación de la tira en diferentes posiciones de envergadura y se agravan por todo el ancho de la tira 201 a.

El documento US 2017/0121877 A1 desvela el preámbulo de la reivindicación 1 y describe un método para producir una única capa de fibra ensamblada que se extiende longitudinalmente. Las fibras UD de una primera estera de fibras y una segunda estera de fibras se empalman en extremos de las dos esteras de fibras para formar una capa de fibras ensambladas. Esto se hace para reducir el desperdicio de material de refuerzo de fibra en exceso debido al material que se aplica desde un rollo.

El documento EP 3 026 259 A1 describe un método para fabricar una tapa de larguero para una pala de rotor de turbina eólica. Las pultrusiones de la tapa del larguero se ahúsan a lo largo de su grosor.

El documento GB 2520079 A describe un método para fabricar una estructura de refuerzo longitudinal para una pala de turbina eólica. En este caso, se utiliza un tambor de molienda para crear un chaflán en los extremos de las tiras.

El documento US 2014/0003956 A1 describe un refuerzo a base de fibras y resina para una pala de turbina eólica, por lo que el refuerzo se obtiene por la superposición de al menos dos partes obtenidas mediante pultrusión. Un extremo del refuerzo está formando escalones. Para combatir la concentración de tensiones y limitar los riesgos de delaminación, se inicia un mecanizado curvo para eliminar los escalones.

Por tanto, el objeto de la presente invención es proporcionar una tira compuesta fibrosa pultruida para tapas de larguero de turbinas eólicas que evite al menos parcialmente los tres problemas principales mencionados anteriormente de durabilidad de los consumibles utilizados en el proceso de mecanizado, la posible contaminación ambiental y el desperdicio de material durante el mecanizado. Además, también se desea que la tira compuesta fibrosa pultruida reduzca la concentración de tensión en posiciones de envergadura específicas de la pala.

Los objetos antes mencionados se consiguen mediante una tira compuesta fibrosa pultruida de acuerdo con la reivindicación 1 de la presente técnica, una tapa de larguero de acuerdo con la reivindicación 7 de la presente técnica, y una pala de rotor de turbina eólica de acuerdo con la reivindicación 9 de la presente técnica. En las reivindicaciones dependientes se proporcionan realizaciones ventajosas de la presente técnica.

En la presente técnica, se presenta una tira compuesta fibrosa pultruida para una tapa de larguero de una pala de rotor de turbina eólica, en donde los extremos o terminaciones longitudinales son ahusados de manera similar a la tira convencional 201a de la Figura 5 pero, a diferencia de la tira ahusada convencional 201a, el ahusamiento de la tira de la presente técnica es tanto en ancho como en grosor, simultáneamente.

En un primer aspecto de la presente técnica se presenta una tira compuesta fibrosa pultruida para una tapa de larguero de una pala de rotor de turbina eólica. La tira compuesta fibrosa pultruida, en lo sucesivo, la tira, tiene un eje longitudinal y se extiende a lo largo del eje longitudinal, dicho de otro modo, la tira tiene una estructura alargada. La tira tiene fibras unidireccionales, por ejemplo, fibras de carbono, que se extienden a lo largo del eje longitudinal, es decir, en la dirección longitudinal, de la tira. La tira tiene una primera región de borde y una segunda región de borde, es decir, los dos extremos de la tira alargada. La tira también tiene una región intermedia que separa, a lo largo de la dirección longitudinal de la tira, las regiones de borde primera y segunda. La región intermedia está definida por superficies planas primera y segunda opuestas entre sí que se extienden longitudinalmente y están dispuestas en paralelo. En la tira, un grosor de la tira puede determinarse o medirse perpendicular a las superficies planas primera y segunda mientras que un ancho de la tira puede determinarse o medirse paralelo a las superficies planas primera y segunda y perpendicular a la dirección longitudinal de la tira. En la tira, al menos una de las regiones de borde primera y segunda, comenzando desde la región intermedia y extendiéndose longitudinalmente, se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira.

Por lo tanto, la tira no tiene bordes con gradiente pronunciado, es decir, bordes perpendiculares, en sus extremos longitudinales como los que hay en las tiras conocidas convencionalmente y, por tanto, está desprovista de los problemas antes mencionados que presentan las tiras conocidas convencionalmente. Las regiones de borde se extienden desde la región intermedia y proporcionan una transición gradual a través del ahusamiento tanto en ancho como en grosor.

De acuerdo con el primer aspecto de la presente técnica de la tira, la al menos una de las regiones de borde primera y segunda que se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira incluye caras poligonales en ángulo recto primera y segunda, por ejemplo, caras rectangulares o caras cuadriláteras. Las caras poligonales están dispuestas perpendicularmente a las superficies planas primera y segunda. Un lado de la primera cara poligonal, comenzando desde la región intermedia, se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:20 y preferentemente entre 1:100 y 1:50; y un lado de la segunda cara poligonal, comenzando desde la región intermedia, se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:20. El ahusamiento del lado de la primera cara poligonal es menor que el ahusamiento del lado de la segunda cara poligonal. Los diferentes ahusamientos dan como resultado el final de las caras poligonales primera y segunda a diferentes distancias longitudinales de la tira y, por tanto, un ahusamiento del ancho.

En otra realización de la tira, las caras poligonales primera y segunda son paralelas entre sí. Por tanto, el ahusamiento en el ancho de la región del borde comienza después en comparación con el ahusamiento en el grosor con referencia a la región intermedia desde la que emana la región del borde. Proporcionando así una flexibilidad de diseño que puede adaptarse de acuerdo con el uso deseado de la tira, por ejemplo, la posición de la tira en la pila de tiras que forman la tapa del larguero de la pala.

En un segundo aspecto de la presente técnica, se presenta una tapa de larguero para una pala de rotor de turbina eólica. La tapa de larguero comprende al menos una tira compuesta fibrosa pultruida, es decir, la tira, de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del primer aspecto mencionado anteriormente.

En un tercer aspecto de la presente técnica, se presenta una pala de rotor de turbina eólica. La pala del rotor de la turbina eólica incluye al menos una tapa de larguero. La tapa de larguero comprende al menos una tira compuesta fibrosa pultruida, es decir, la tira, de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del primer aspecto mencionado anteriormente. Las regiones de borde primera y segunda, como se menciona en el primer aspecto, están separadas en una dirección de envergadura de la pala.

La tira antes mencionada de la presente técnica tiene varias ventajas. En primer lugar, dado que el ahusamiento del extremo o la terminación o la región de borde longitudinal es tanto en ancho como en grosor, el borde del ahusamiento no es una línea recta de la misma longitud que el ancho de la tira que había en la tira convencional 201a de la Figura 5, sino una línea inclinada cuya longitud es mayor que el ancho de la tira en la región intermedia y, por tanto, la tensión en la terminación, y particularmente en el borde de estas terminaciones o regiones de borde, se distribuye a lo largo de un área mayor en la tira presente en comparación con el tira convencional 201a de la Figura 5, evitando así al menos parcialmente la concentración de tensión que se produce en la tira convencional 201a de la Figura 5. Además, dado que el ahusamiento es también en el ancho, un lado del extremo ahusado termina antes que el otro lado del mismo extremo ahusado, por ejemplo, un lado se ahúsa de 1:100 a 1:20 mientras que el otro lado se ahúsa de 1:100 a 1:20 y esto termina antes del lado anterior y, por tanto, el volumen de la región ahusada se extiende menos en comparación con la región ahusada conocida convencionalmente mostrada en la Figura 5 en la que ambos lados se ahúsan al mismo ritmo dentro del intervalo conocido convencionalmente de 1:100 a 1:50. Por tanto, se requiere menos mecanizado, lo que ahorra tiempo e impacta positivamente en la durabilidad de los consumibles utilizados en el proceso de mecanizado. Además, dado que se ha mecanizado menos área, la pérdida de capa despegable es menor, lo que a su vez disminuye la posible contaminación ambiental.

Los atributos mencionados anteriormente y otras características y ventajas de la presente técnica y la manera de lograrlos se deducirán más fácilmente y la presente técnica en sí se entenderá mejor con referencia a la siguiente descripción de las realizaciones de la presente técnica tomadas en conjunto con los dibujos adjuntos, en donde:

la Figura 1 representa esquemáticamente una turbina eólica que tiene una pala de rotor de turbina eólica en la que se puede incorporar una tapa de larguero que tiene una tira compuesta fibrosa pultruida de la presente técnica;

la Figura 2 representa esquemáticamente la pala de rotor de la turbina eólica en la que se puede incorporar una tapa de larguero que tiene una tira compuesta fibrosa pultruida de la presente técnica;

la Figura 3 muestra esquemáticamente una orientación de la tapa de larguero que tiene la tira de la presente técnica con respecto a un perfil aerodinámico de la pala de la Figura 2;

la Figura 4 representa una técnica anterior que muestra una tira conocida convencionalmente sin ahusamiento encima de una tira similar y su orientación con respecto a la pala de la turbina eólica;

la Figura 5 representa una técnica anterior que muestra una tira ahusada conocida convencionalmente dispuesta encima de una de las tiras de la Figura 4 y su orientación con respecto a la pala de la turbina eólica;

la Figura 6 representa esquemáticamente la ubicación de los extremos ahusados en la tira compuesta fibrosa pultruida de la presente técnica dispuesta encima de una tira convencional y la orientación de los extremos ahusados con respecto a la pala de la turbina eólica;

la Figura 7 representa esquemáticamente un extremo ahusado en una realización ilustrativa de la tira compuesta fibrosa pultruida de la Figura 6 de acuerdo con aspectos de la presente técnica;

la Figura 8 representa esquemáticamente la tira de la Figura 7 dispuesta encima de una tira convencional;

la Figura 9 representa esquemáticamente otra realización ilustrativa de la tira compuesta fibrosa pultruida de la presente técnica en comparación con la Figura 7; y

la Figura 10 representa esquemáticamente otra realización ilustrativa más de la tira compuesta fibrosa pultruida de la presente técnica en comparación con las Figuras 7 y 9.

En lo sucesivo, las características mencionadas anteriormente y otras distintas de la presente técnica se describen en detalle. Diversas realizaciones se describen con referencia a los dibujos, en donde se utilizan los mismos números de referencia para referirse a elementos similares en todas partes. En la siguiente descripción, con fines de explicación, se exponen numerosos detalles específicos para facilitar una comprensión a fondo de una o más realizaciones. Cabe señalar que las realizaciones ilustradas tienen por objeto explicar, y no limitar, la invención que se define en las reivindicaciones adjuntas. Posiblemente sea evidente que dichas realizaciones se pueden poner en práctica sin estos detalles específicos.

Hay que señalar que, en la presente divulgación, los términos "primero", "segundo", "tercero", etc. solo se utilizan en este caso para facilitar el análisis, y no tienen ningún significado temporal o cronológico particular a menos que se indique lo contrario.

La Figura 1 muestra una realización ilustrativa de una turbina eólica 100 de la presente técnica. La turbina eólica 100 incluye una torre 120, que está montada sobre un cimiento (no mostrado). Una góndola 122 está montada encima de la torre 120 y puede girar con respecto a la torre 120 por medio de un mecanismo de ajuste del ángulo de guiñada 121, tal como cojinetes de guiñada y motores de guiñada. El mecanismo de ajuste del ángulo de guiñada 121 funciona para hacer girar la góndola 122 alrededor de un eje vertical (no mostrado) denominado eje de guiñada, que está alineado con la extensión longitudinal de la torre 120. El mecanismo de ajuste del ángulo de guiñada 121 hace girar la góndola 122 durante el funcionamiento de la turbina eólica 100 para garantizar que la góndola 122 esté correctamente alineada con la dirección actual del viento al que esté sometida la turbina eólica 100.

La turbina eólica 100 también incluye un rotor 110 que tiene al menos una pala de rotor 10, y generalmente tres palas de rotor 10, aunque en la vista en perspectiva de la Figura 1 solo son visibles dos palas de rotor 10. Una de las palas de rotor 10 se representa esquemáticamente en la Figura 2. El rotor 110 puede girar alrededor de un eje giratorio 110a. Las palas del rotor 10, en lo sucesivo, también denominadas palas 10 o pala 10 cuando se hace referencia a una de las palas 10, se montan generalmente en un anillo accionador 112, también denominado cubo 112. El cubo 112 está montado de forma giratoria con respecto a la góndola 122 por medio de un cojinete principal (no mostrado). El cubo 112 puede girar alrededor del eje giratorio 110a. Cada una de las palas 10 se extiende radialmente con respecto al eje giratorio 110a y tiene una sección de perfil aerodinámico 20.

Entre el cubo 112 y cada una de las palas del rotor 10, se proporciona un mecanismo de ajuste de la pala 116 con el fin de ajustar el ángulo de cabeceo de la pala de la pala 10 haciendo girar la respectiva pala 10 alrededor de un eje longitudinal (no mostrado) de la pala 10. El eje longitudinal de cada una de las palas 10 está alineado sustancialmente paralelo con la extensión longitudinal de la respectiva pala 10. El mecanismo de ajuste de la pala 116 funciona para ajustar ángulos de cabeceo de la respectiva pala 10.

La turbina eólica 100 incluye un árbol principal 125 que acopla giratoriamente el rotor 110, particularmente el cubo 112, a un generador 128 alojado dentro de la góndola 122. El cubo 112 está conectado a un rotor del generador 128. En una realización ilustrativa (no mostrada) de la turbina eólica 100, el cubo 112 está conectado directamente al rotor del generador 128, por lo que la turbina eólica 100 se denomina turbina eólica de accionamiento directo sin engranajes 100. Como alternativa, como se muestra en la realización ilustrativa de la Figura 1, la turbina eólica 100 incluye una caja de engranajes 124 proporcionada dentro de la góndola 122 y el árbol principal 125 conecta el cubo 112 al generador 128 por medio de la caja de engranajes 124, por lo que la turbina eólica 100 se denomina turbina eólica con engranajes 100. Además, se proporciona un freno 126 para detener el funcionamiento de la turbina eólica 100 o para reducir la velocidad giratoria del rotor 110, por ejemplo, en caso de viento muy fuerte y/o en caso de emergencia.

La turbina eólica 100 incluye además un sistema de control 150 para hacer funcionar la turbina eólica 100 con los parámetros operativos deseados. La turbina eólica 100 puede incluir además diferentes sensores, por ejemplo, un sensor de velocidad giratoria 143, un sensor de potencia 144, sensores de ángulo 142, etc. que proporcionen entradas al mecanismo de control 150 u otros componentes de la turbina eólica 100 para optimizar el funcionamiento de la turbina eólica 100.

Además, como se muestra en la Figura 2, la pala de rotor 10 incluye una sección de raíz 11 que tiene una raíz 11a y una sección de perfil aerodinámico 20. Por lo general, la pala de rotor 10 incluye una sección de transición 90 entre la sección de raíz 11 y la sección de perfil aerodinámico 20. La sección de perfil aerodinámico 20, en lo sucesivo, también denominada perfil aerodinámico 20, incluye una sección de punta 12 que tiene una punta 12a. La raíz 11a y la punta 12a están separadas por una envergadura 16, de la pala del rotor 10, que sigue la forma de la pala del rotor 10. Una dirección a lo largo o paralela a la envergadura 16 se denomina dirección de envergadura 16d. La sección de punta 12, que incluye la punta 12a en su interior, se extiende desde la punta 121 hacia la raíz 11a hasta una posición de envergadura de aproximadamente el 33,3 % (por ciento), es decir, un tercio de la longitud total de la pala 10, medida desde la punta 12a. La punta 12a se extiende dentro de la sección de punta 12 hacia la raíz 11a hasta una posición de envergadura de aproximadamente un metro. La pala de rotor 10 incluye una sección de borde delantero 14 que tiene un borde delantero 14a, y una sección de borde trasero 13 que tiene un borde trasero 13a. La sección de borde trasero 13 rodea el borde trasero 13a. De manera similar, la sección de borde delantero 14 rodea el borde delantero 14a. Una carcasa protectora (no mostrada en la Figura 2) se puede montar sobre la pala 10, especialmente alrededor del borde delantero 14a.

En cada posición de envergadura perpendicular a la envergadura 16, se puede definir una línea de cuerda 17 que conecta el borde delantero 14a y el borde trasero 13a. Una dirección a lo largo o paralela a la línea de cuerda 17 se denomina dirección de cuerda 17d. La Figura 2 representa dos de dichas líneas de cuerda 17 en dos posiciones de envergadura diferentes. Además, una dirección mutuamente perpendicular a la dirección de envergadura 16d y a la dirección de cuerda 17d se denomina dirección de aleta 9d. La pala de rotor 10 tiene un saliente 18 que es una sección de la pala de rotor 10 donde la línea de cuerda 17 tiene una longitud de cuerda máxima, es decir, en el ejemplo de la Figura 2, en la línea de cuerda 17 que se representa hacia la raíz 11a.

Como se muestra en la Figura 3 en combinación con la Figura 2, en la turbina eólica 100, la pala 10 incluye una carcasa de pala 22. La pala 10 de la turbina eólica 100 puede tener una construcción de 'pala de mariposa' (no mostrada) con carcasas a sotavento y barlovento que se fabriquen por separado y luego se unan para formar la pala 10, o puede tener la conocida construcción de 'pala integral' de Siemens mostrada en la Figura 3, donde, a diferencia de la construcción de palas de mariposa, las carcasas a sotavento y barlovento no se fabriquen por separado. En la construcción de pala integral, toda la carcasa se fabrica en una sola pieza como una carcasa integral y, por tanto, no tiene un lado a sotavento y barlovento fabricados por separado. La pala 10 incluye una pluralidad de tapas de larguero 30, aunque la Figura 3 solo muestra un par de tapas de larguero 30, a saber, 30a y 30b, puede haber más pares de tapas de larguero. Las tapas de larguero 30a, 30b del par están separadas y soportadas por una red 34 que forma una viga en 'I'. Una tapa de larguero 30, por ejemplo, la tapa de larguero 30a está integrada en la carcasa 22 a un lado, por ejemplo, el lado de succión 26, mientras que la otra tapa de larguero 30, por ejemplo, la tapa de larguero 30b está integrada en la carcasa 22 al otro lado, por ejemplo, el lado de presión 24, como se muestra en la Figura 3.

En adelante, las Figuras 6 y 7, en combinación con la Figura 3, se han utilizado para explicar la orientación de la tapa de larguero 30, y la orientación y configuración de los componentes de la tapa de larguero 30, es decir, la tira compuesta fibrosa pultruida 1 de la presente técnica. La tira compuesta fibrosa pultruida 1, en lo sucesivo denominada tira 1, tiene un eje longitudinal 9, como se muestra en las Figuras 6 y 7. La tira 1 se extiende a lo largo del eje longitudinal 9, dicho de otro modo, la tira 1 tiene una estructura alargada. La tira 1 tiene fibras unidireccionales 99, por ejemplo, fibras de carbono, que se extienden a lo largo del eje longitudinal 9, es decir, en la dirección longitudinal, de la tira 1. La tira 1 tiene una primera región de borde 40 y una segunda región de borde 60, es decir, los dos extremos de la tira alargada 1 según se muestra en la Figura 6, que representa las posiciones de las regiones de borde 40, 60 entre sí. Puede observarse que la tira 1 se extiende generalmente a lo largo de una distancia considerable de la envergadura total de la pala 10, y la representación de la Figura 6 que muestra aparentemente la tira 1 extendiéndose solo en parte de la pala 10 es esquemática y simplificada con el fin de simplificar y facilitar la comprensión. También puede observarse que la Figura 7, y después las Figuras 8 a 10, solo representan una de las regiones de borde 40, 60, y se han utilizado para explicar la primera región de borde representada 40, sin embargo, se pueden aplicar las mismas características a la segunda región de borde 60, cuando ambas regiones de borde 40, 60 de la tira 1 se ahúsan de acuerdo con aspectos de la presente técnica.

Como se muestra en la Figura 7 en combinación con la Figura 6, la tira 1 tiene una región intermedia 50 que separa, a lo largo de la dirección longitudinal, es decir, a lo largo del eje longitudinal 9 de la tira 1, las regiones de borde primera y segunda 40, 60. La región intermedia 50 tiene una primera superficie plana 52 y una segunda superficie plana 54. Las superficies planas 52, 54 están opuestas entre sí extendiéndose longitudinalmente y dispuestas paralelamente entre sí. En la tira 1, un grosor de la tira 1 puede determinarse o medirse perpendicular a las superficies planas primera y segunda 52, 54, es decir, a lo largo del eje 9t de la Figura 7, mientras que un ancho de la tira 1 puede determinarse o medirse paralelo a las superficies planas primera y segunda 52, 54 y perpendicular a la dirección longitudinal de la tira 1, es decir, a lo largo de un eje 9w que es mutuamente perpendicular al eje longitudinal 9 de la tira 1 y al eje 9t de la tira 1. En la tira 1, al menos una de las regiones de borde primera y segunda 40, 60, en el ejemplo de la Figura 7, la primera región de borde 40, comenzando desde la región intermedia 50 y extendiéndose longitudinalmente, es decir, a lo largo del eje longitudinal 9, se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira 1.

Como se muestra en la Figura 7, la región de borde ahusado, es decir, la primera región de borde 40 en el caso del ejemplo de la Figura 7 tiene una primera cara poligonal en ángulo recto 41 representada por segmentos de línea marcados a-d-d1-a y una segunda cara poligonal en ángulo recto 42 representada por segmentos de línea marcados b-c-c1-b. Puede observarse que, aunque el ejemplo de la Figura 7 muestra las caras poligonales 41, 42 como caras triangulares, en otra realización de la presente técnica, las caras poligonales pueden ser cuadriláteras, por ejemplo, como se muestra en la Figura 10. Como se muestra en las Figuras 7 y 10, las caras poligonales 41,42 están dispuestas perpendicularmente a las superficies planas 52, 54. Por tanto, la región de borde ahusado, es decir, la primera región de extremo 40 en la Figura 7, es un volumen en forma de cuña representado por la forma definida por el lado c-c1-d1-d-c, las caras poligonales 41, 42, una superficie trapezoidal inferior derecha plana a-b-c-d-a y una superficie superior plana a-b-c1-d1-a. Un lado 41a, representado por el borde dl-a, de la primera cara poligonal 41 comenzando desde la región intermedia 50 se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:50 mientras que un lado 42a, representado por el borde c1-b, de la segunda cara poligonal 42 comenzando desde la región intermedia 50 se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:20. El ahusamiento del lado 41a de la cara poligonal 41 es diferente al ahusamiento del lado 42a de la cara poligonal 42. El término 'ahusamiento' y su medida cuantitativa, según se usan en el presente documento, también se denominan generalmente grado, pendiente, inclinación, gradiente, caída principal, cabeceo o subida. Como se muestra en la Figura 7, el ahusamiento del lado 41a de la primera cara poligonal 41 es menor que el ahusamiento del lado 42a de la segunda cara poligonal 42.

Además, como se muestra en las Figuras 7 y 10, las caras poligonales 41,42 son paralelas entre sí en una realización de la tira 1, mientras que no son paralelas entre sí en otra realización de la tira 1 como se muestra en la Figura 9.

Como se muestra en la Figura 7, en una realización ilustrativa de la tira 1, un ángulo A de la superficie trapezoidal derecha a-b-c-d-a es igual a 45 grados o menos.

La Figura 8 representa la tira 1 colocada encima de una tira convencional 201 para formar una pila de tiras para la tapa del larguero 30. Sin embargo, en otra realización (no mostrada), la tira 1 puede colocarse encima de una tira ahusada convencional 201a de la Figura 5 y en otra realización más (no mostrada), la tira 1 puede colocarse encima de una tira 1 similar con geometrías ahusadas iguales o diferentes. La tira 1 de la presente técnica, y como se representa esquemáticamente en los ejemplos de las Figuras 6 a 10, está incorporada en una o más de las tapas de larguero 30 de la Figura 3 que a su vez está incorporada en la pala de rotor de turbina eólica 10 de la Figura 2.

Aunque en la presente técnica, particularmente en la Figura 8, se muestra que la pila solo comprende una tira ahusada 1, en otra realización de la presente técnica, la pila puede incluir dos o más de dichas tiras ahusadas 1. Además, cuando se tienen dos o más tiras ahusadas, los ahusamientos de la tira 1, es decir, el ahusamiento a lo largo del ancho y el grosor de una de las tiras 1 puede diferir del ahusamiento a lo largo del ancho y el grosor de una de las otras tiras 1. Cabe señalar que, aunque en la presente divulgación, particularmente en la Figura 6, solo se ha representado una pila de tiras 1 para formar la tapa de larguero 30, la tapa de larguero 30 puede comprender dos o más pilas dispuestas en paralelo de las tiras 1 colocadas adyacentes entre sí y cada una de las cuales se extiende longitudinalmente.

Si bien la presente técnica se ha descrito en detalle con referencia a determinadas realizaciones, deberá apreciarse que la presente técnica no se limita a esas realizaciones en concreto, en donde el alcance de la protección se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Una tira compuesta fibrosa pultruida (1) para una tapa de larguero (30) de una pala de rotor de turbina eólica (10), comprendiendo la tira (1):

- fibras unidireccionales (99) que se extienden a lo largo de una dirección longitudinal (9) de la tira (1),

- una primera y una segunda regiones de borde (40, 60) separadas en la dirección longitudinal (9) de la tira (1) por una región intermedia (50), en donde la región intermedia (50) está definida por una primera y una segunda superficies planas opuestas entre sí que se extienden longitudinalmente y dispuestas en paralelo (52, 54), en donde un grosor de la tira (1) se puede determinar perpendicular a las superficies planas primera y segunda (52, 54) y un ancho de la tira (1) se puede determinar paralelo a las superficies planas primera y segunda (52, 54) y perpendicular a la dirección longitudinal (9) de la tira (1), en donde al menos una de las regiones de borde primera y segunda (40, 60) comenzando desde la región intermedia (50) y que se extiende longitudinalmente se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira (1), en donde la al menos una de las regiones de borde primera y segunda (40, 60) que se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira (1) comprende una primera y una segunda caras poligonales en ángulo recto (41, 42) dispuestas perpendicularmente a las superficies planas primera y segunda (52, 54), caracterizada por que un lado (41a) de la primera cara poligonal (41) comenzando desde la región intermedia (50) se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:50 y un lado (42a) de la segunda cara poligonal ( 42) comenzando desde la región intermedia (50) se ahúsa en grosor a un ritmo entre 1:100 y 1:20, en donde el ahusamiento del lado (41a) de la primera cara poligonal (41) es menor que el ahusamiento del lado (42a) de la segunda cara poligonal (42).

2. La tira compuesta fibrosa pultruida (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las caras poligonales primera y segunda (41, 42) son paralelas entre sí.

3. La tira compuesta fibrosa pultruida (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en donde cada una de las caras poligonales primera y segunda (41, 42) es un rectángulo o un cuadrilátero.

4. La tira compuesta fibrosa pultruida (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la al menos una de las regiones de borde primera y segunda (40, 60) que se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira (1) comprende una superficie trapezoidal inferior derecha plana (a-b-c-d-a), y en donde un ángulo (A) de la superficie trapezoidal derecha (a-b-c-d-a) es igual a 45 grados o menos.

5. La tira compuesta fibrosa pultruida (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la al menos una de las regiones de borde primera y segunda (40, 60) que se ahúsa simultáneamente a lo largo del ancho y el grosor de la tira (1) comprende una superficie superior plana (a-b-cl-d1-a).

6. La tira compuesta fibrosa pultruida (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde las fibras unidireccionales (99) son fibras de carbono.

7. Una tapa de larguero (30) para una pala de rotor de turbina eólica (10), en donde la tapa de larguero (30) comprende al menos una tira compuesta fibrosa pultruida (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.

8. La tapa de larguero (30) de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la tapa de larguero (30) comprende al menos dos tiras compuestas fibrosas pultruidas (1), en donde cada una de las tiras compuestas fibrosas pultruidas (1) es de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 y en donde las dos tiras compuestas fibrosas pultruidas (1) tienen diferentes ahusamientos.

9. Una pala de rotor de turbina eólica (10) que comprende al menos una tapa de larguero (30), en donde la tapa de larguero (30) comprende al menos una tira compuesta fibrosa pultruida (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, y en donde la tapa de larguero (30) está dispuesta de manera que las regiones de borde primera y segunda (40, 60) de la tira (1) de la tapa del larguero (30) están separadas a lo largo de una dirección de envergadura (16d) de la pala (10).