ES2878050T3

ES2878050T3 - Un sistema y procedimiento para fabricar palas de turbina eólica

Info

Publication number: ES2878050T3
Application number: ES15729344T
Authority: ES
Inventors: Rasmus Duegaard Jensen; Der Zee Jacobus J Van
Original assignee: LM WP Patent Holdings AS
Current assignee: LM WP Patent Holdings AS
Priority date: 2014-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2021-11-18
Anticipated expiration: 2035-04-24
Also published as: US10328640B2; US20170043542A1; BR112016024391A2; EP3134244B1; CN106457614A; WO2015162257A1; BR112016024391B1; EP3134244A1; MX2016013094A

Abstract

Un procedimiento para fabricar una pala de turbina eólica (10) que comprende la etapa de: moldear al menos una concha de pala de turbina eólica (102) en un molde de pala (92); en el que dicha etapa de moldeo comprende formar bridas integradas (106) como parte de dicha concha de pala (102), y en el que dichas bridas (106) se usan para la manipulación posterior de dicha concha de pala, en el que dichas bridas (106) comprenden bridas de guía, caracterizado por que el procedimiento comprende la etapa adicional de transferir dicha concha de pala (102) a un cuña de pala (80) para operaciones de postmoldeo, y en el que dicha etapa de transferir dicha concha de pala (102) a dicho cuña de pala (80) comprende alinear dichas bridas de guía (106) con los correspondientes marcadores (100) provistos en dicho cuña de pala.

Description

DESCRIPCIÓN

Un sistema y procedimiento para fabricar palas de turbina eólica

Campo de la invención

[0001] La presente invención se refiere a un sistema y procedimiento para fabricar de una pala de turbina eólica.

Antecedentes de la invención

[0002] Un nuevo procedimiento para fabricar palas de turbina eólica se describe en la publicación de solicitud de patente internacional n.° WO 2013/113813 A1. Se forma una semiconcha de pala mediante el laminado de material de fibra y resina curable en un molde de concha de pala relativamente simple, preferentemente estacionario. La resina se cura para formar la semiconcha de pala, que, a continuación, se transfiere desde el molde de pala a una estación postmoldeo que comprende un apoyo de concha de pala de bastidor abierto. Las semiconchas de pala se pueden retener en el apoyo a través del uso de ventosas de vacío ubicadas a lo largo de la cuña de pala. Se pueden realizar diversas operaciones diferentes postmoldeo en la concha de pala en el apoyo, por ejemplo, aplicación de adhesivo, afilado, pintura, mecanizado, etc. Un par de semiconchas de pala se pueden cerrar en/la estación postmoldeo para formar una pala de turbina eólica acabada, mediante la rotación de una primera cuña de pala que tiene una primera semiconcha en la parte superior de una segunda cuña de pala que tiene una segunda semiconcha.

[0003] Una ventaja de dicho sistema es que se reduce el tiempo de ocupación del molde de pala, ya que la concha de la pala curada se transfiere al apoyo postmoldeo para un procesamiento adicional, una vez que se completa la operación de curado. En consecuencia, el tiempo de ciclo para la producción de conjuntos de palas de turbina eólica se puede reducir, con un uso más eficiente de los recursos, por ejemplo, equipos, equipos de fabricación, etc.

[0004] Sin embargo, dicho sistema de fabricación presenta retos con respecto a la manipulación de las semiconchas de pala y la pala acabada. Es un objetivo de la invención proporcionar un sistema y procedimiento de fabricación que tienen sistemas de manipulación mejorados en comparación con la técnica anterior.

[0005] La patente de EE. UU. n.° 3.713.753 describe un procedimiento para fabricar una pala de helicóptero. El procedimiento implica formar una concha endurecida que encierra un larguero. La concha endurecida comprende dos partes de la concha que se fabrican en un molde de modo que un borde se extienda más allá del molde. Los bordes se recortan después de que la pala de helicóptero se haya endurecido.

Breve explicación de la invención

[0006] En consecuencia, se proporciona un procedimiento para fabricar una pala de turbina eólica que comprende las características de la reivindicación 1.

[0007] Al proporcionar bridas como parte de la concha de pala, el componente de pala de turbina eólica se forma con elementos de manipulación integrados, que permiten un movimiento y manipulación fáciles de la concha de pala durante la fabricación. Se entenderá que la concha de pala de turbina eólica puede comprender al menos una porción de una semiconcha de una pala de turbina eólica. Se entenderá que dichas bridas se pueden retirar de la concha de pala de turbina eólica después de que se hayan completado sustancialmente las etapas de manipulación de la concha de pala, por ejemplo, después de la etapa de transferir la concha de pala a la cuña de pala y/o después de formar la pala de turbina eólica mediante la unión de al menos dos conchas de pala.

[0008] En el procedimiento, dichas bridas comprenden bridas de guía, y en el que la etapa de transferir dicha concha de pala a dicho cuña de pala comprende alinear dichas bridas de guía con los correspondientes marcadores provistos en dicha cuña de pala.

[0009] El uso de bridas de guía integradas en la concha de pala proporciona marcadores de alineación homogéneos y exactos, que son fácilmente reproducibles durante la fabricación de una serie de conchas de pala. En consecuencia, se puede garantizar que, durante la fabricación, se producirá la colocación precisa de una concha de pala en una cuña de pala, lo que puede proporcionar un procesamiento exacto de la concha de pala y/o el cierre de un par de conchas de pala para formar una pala de turbina eólica.

[0010] Preferentemente, dichas bridas de guía comprenden orificios de guía, en las que se proporcionan correspondientes barras de guía en dicha cuña de pala, y en las que dicha etapa de alineación comprende situar dicha concha de pala en dicha cuña de pala, de modo que dichas barras de guía se reciban en dichos orificios de guía.

[0011] La cuña de pala, que funciona como estación de postmoldeo, también puede estar provisto de una brida.

Por tanto, las barras de guía mencionadas anteriormente pueden formar parte de una brida de guía, que corresponde a la brida de guía de la concha de pala, por ejemplo, por medio de una conexión de guía de acoplamiento. También es posible usar las bridas de guía en una configuración inversa, es decir, con orificios de guía provistos en la cuña de pala y barras de guía dispuestas en las bridas de la concha de pala.

[0012] De forma adicional o alternativa, se pueden proporcionar barras de guía o se pueden formar de forma integral con dichas bridas de guía, en las que dicha etapa de alineación comprende situar dicha concha de pala en dicha cuña de pala, de modo que dichas barras de guía se reciban en los correspondientes orificios de guía dispuestos en dicha cuña de pala.

En un aspecto adicional o alternativo, dichas bridas comprenden bridas atornilladas o que tienen aberturas de perno definidas en las mismas, y en las que el procedimiento comprende la etapa de sujetar de forma liberable dicha concha de pala a dicho molde y/o a dicho cuña de pala atornillando dichas bridas atornilladas a dicho molde y/o a dicho cuña de pala.

[0013] Ya que las bridas se pueden utilizar como guías de perno, las conchas de pala se pueden sujetar fácilmente al molde de pala y, en particular, a los apoyos de pala, para evitar el movimiento relativo entre las conchas de pala y los moldes/apoyos. Esto proporciona ventajas particulares para una operación de giro o cierre de la concha la pala, en la que una concha de pala se puede retener parcial o totalmente en una primera cuña de pala cuando el apoyo se cierra sobre una segunda cuña de pala para formar una pala de turbina eólica.

[0014] Preferentemente, el procedimiento comprende las etapas de:

transferir una primera concha de pala a una primera cuña de pala;

transferir una segunda concha de pala a una segunda cuña de pala; y

cerrar el primer y la segunda cuña de pala para unir dicha primera y segunda concha de pala para formar al menos una porción de una pala de turbina eólica.

[0015] En un aspecto, dicha etapa de cierre comprende alinear dicha primera concha de pala y dicha segunda concha de pala, en la que al menos una brida provista en dicha primera concha de pala se usa para alinearse con al menos una brida provista en dicha segunda concha de pala.

[0016] De forma adicional o alternativa, al menos una brida provista en dicha primera concha de pala se usa para alinearse con al menos un marcador o barra de guía provisto en dicho segundo apoyo.

[0017] Las bridas se pueden usar para proporcionar una alineación exacta entre las conchas de pala para una operación de cierre. Como las pestañas están formadas de forma integral con las conchas de pala a partir de su formación en los moldes de pala, en consecuencia, la alineación se puede garantizar a un nivel de proceso para conjuntos continuos de conchas de pala.

[0018] Se entenderá que dichas bridas pueden estar provistas de barras de guía integradas para la alineación entre la primera y la segunda concha de pala. De forma adicional o alternativa, dicha primera y segunda concha de pala se pueden alinear usando barras de guía provistas en al menos uno de dichos apoyos de pala.

[0019] Preferentemente, dicha etapa de cierre comprende adherir dicha primera concha de pala a dicha segunda concha de pala para formar al menos una porción de una pala de turbina eólica.

Preferentemente, la etapa de formar bridas integradas comprende:

formar un primer grupo de bridas a lo largo de un lateral de borde delantero de dicha concha de pala; y

formar un segundo grupo de bridas a lo largo de un lateral de borde trasero de dicha concha de pala.

[0020] Al formar las bridas a lo largo de los bordes delantero y trasero de las conchas de pala, en consecuencia, cualquier fuerza debida al levantamiento o manipulación de las conchas de pala se puede distribuir fácilmente por toda la concha de pala.

[0021] Preferentemente, el procedimiento comprende además la etapa de retirar dichas bridas de dicha concha de pala de turbina eólica después de dicha etapa de transferencia, preferentemente, después de dicha etapa de cierre de dicho primer y segundo apoyo.

[0022] La etapa de retirada se puede realizar cortando o mecanizando las bridas de la concha de pala o de la pala de turbina eólica.

[0023] Preferentemente, la etapa de moldeo comprende:

proporcionar un molde de pala que tiene una superficie de molde principal para definir una superficie de una concha de pala de turbina eólica;

aplicar material de fibra en dicha superficie de molde principal;

proporcionar una resina; y

curar dicha resina en dicho material de fibra para proporcionar una concha de pala.

[0024] La etapa de proporcionar una resina puede comprender infundir dicho material de fibra con una resina. De forma alternativa, dicho material de fibra puede comprender un material de fibra impregnado previamente con resina sin curar.

[0025] Preferentemente, el procedimiento comprende además las etapas de:

proporcionar un molde de pala que tiene al menos una superficie de moldeo de brida contigua a dicha superficie de molde;

aplicar material de fibra de brida sobre dicha al menos una superficie de moldeo de brida; y

curar la resina en dicho material de fibra de brida para formar al menos una brida integrada con dicha concha de pala.

[0026] Se proporciona además un aparato para fabricar palas de turbina eólica que comprende:

un molde de pala de turbina eólica para formar una concha de pala; y

una cuña de pala para recibir una concha de pala formada en dicho molde,

en el que dicho molde de pala se dispone para formar una concha de pala que tiene al menos una brida integrada usada para la manipulación posterior de dicha concha de pala. La cuña de pala comprende de forma ventajosa marcadores, por ejemplo, en forma de bridas de guía, para alinearse con dicha al menos una brida integrada.

[0027] Preferentemente, dicho cuña de pala comprende al menos una barra de guía para alinear dicha cuña de pala con al menos una brida integrada provista en una concha de pala formada en dicho molde de pala.

[0028] Se proporciona además una combinación de acuerdo con la reivindicación 13.

[0029] Preferentemente, dicha concha de pala define una porción de un perfil de pala de turbina eólica que tiene un borde delantero y un borde trasero, y en la que dicha al menos una brida integrada se ubica a lo largo de dicho borde delantero y/o dicho borde trasero.

[0030] De forma adicional o alternativa, también se proporciona un procedimiento para procesar al menos una porción de una pala de turbina eólica, el procedimiento comprende las etapas de:

moldear una concha de pala de turbina eólica en un molde de pala;

transferir dicha concha de pala a una estación de postmoldeo, en la que dicha estación de postmoldeo comprende una cuña de pala de bastidor abierto para recibir dicha concha de pala; y

realizar al menos una operación de postmoldeo en dicha concha de pala en dicha estación de postmoldeo, en el que el procedimiento comprende además aplicar una fuerza de elevación o levantamiento con gato a una superficie de una concha de pala recibida en dicho apoyo desde debajo de dicha concha de pala para levantar al menos una porción de dicha concha de pala por encima de dicho apoyo, para permitir que se realice una operación de postmoldeo sobre una superficie de dicha concha de pala.

[0031] Para permitir las operaciones de postmoldeo en la superficie inferior de la concha de pala en la cuña de pala, un simple gato elevador se puede extender a través de la estructura de bastidor abierto del apoyo para levantar al menos una porción de la concha de pala por encima de cualquier superficie que obstaculice del apoyo. Dicho sistema permite un fácil acceso a las porciones de la concha de pala de turbina eólica contiguas a los bordes delantero o trasero de la concha. De forma adicional o alternativa, la fuerza de elevación se puede aplicar para levantar una concha de pala entera o una pala acabada al menos parcialmente despejada y saliente de porciones del apoyo, por ejemplo, para facilitar la fijación de aparatos de elevación, tales como grúa elevadora, a la concha o pala contenidas.

[0032] Preferentemente, el procedimiento comprende proporcionar un dispositivo de elevación en dicha estación de postmoldeo, dicho dispositivo de elevación se puede operar para aplicar una fuerza de elevación a una superficie de una concha de pala recibida en dicho apoyo, en el que dicho dispositivo de elevación se dispone por debajo de dicho apoyo de bastidor abierto para levantar al menos una porción de dicha concha de pala por encima de dicho apoyo.

[0033] En un aspecto, el procedimiento comprende proporcionar una pluralidad de dispositivos de elevación en dicha estación de postmoldeo distribuidos a lo largo de la longitud longitudinal de dicha estación de postmoldeo, en el que el procedimiento comprende aplicar de forma selectiva una fuerza de elevación usando dichos dispositivos a diferentes ubicaciones de una concha de pala recibida en dicho apoyo.

[0034] También se proporciona una estación de postmoldeo para su uso en el procesamiento de al menos una porción de una pala de turbina eólica, que comprende:

un apoyo de bastidor sustancialmente abierto para recibir una concha de pala de turbina eólica, en el que las operaciones de postmoldeo se pueden realizar en una concha de pala de turbina eólica recibida en dicho apoyo; y

al menos un dispositivo de elevación, en el que dicho al menos un dispositivo de elevación se dispone por debajo de dicho apoyo de bastidor abierto, dicho al menos un dispositivo de elevación operable para aplicar una fuerza de elevación o de levantamiento con gato a la parte inferior de una concha de pala recibida en dicho apoyo para elevar al menos una porción de dicha concha de pala por encima de dicho apoyo, para acceder a al menos una porción de una superficie de dicha concha de pala.

[0035] Preferentemente, dicho apoyo comprende al menos un dispositivo de vacío para aplicar una fuerza de vacío a una superficie de la concha de pala recibida en dicho apoyo. En un aspecto, dicho al menos un dispositivo de vacío se acopla con un accionador de modo que dicho al menos un dispositivo de vacío sea operable para aplicar una fuerza de elevación a una superficie de una concha de pala recibida en dicho apoyo.

[0036] Preferentemente, dicho al menos un dispositivo de elevación comprende una superficie de soporte para apoyarse contra una superficie de un concha de pala recibida en dicho apoyo, en el que dicha superficie de soporte se puede disponer dentro de dicho apoyo de bastidor abierto.

[0037] Preferentemente, dicho al menos un dispositivo de elevación comprende una superficie de soporte acolchada. Preferentemente, dicho al menos un dispositivo de elevación se dispone hacia un extremo de punta de dicho apoyo, para levantar un extremo de punta de una concha de pala recibida en dicho apoyo.

[0038] Preferentemente, la estación de postmoldeo comprende un grupo de dispositivos de elevación dispuestos a lo largo de la longitud longitudinal de dicho apoyo, en la que dicha serie de dispositivos de elevación se pueden operar para aplicar de forma selectiva una fuerza de elevación a diferentes ubicaciones de una concha de pala recibida en dicho apoyo.

[0039] Preferentemente, dicho al menos un dispositivo de elevación comprende un gato elevador. Preferentemente, dicho al menos un dispositivo de elevación comprende un dispositivo de elevación hidráulico.

[0040] Preferentemente, la estación de postmoldeo comprende un primer grupo de dispositivos de elevación dispuestos a lo largo de un lateral de borde delantero de dicho apoyo, y un segundo grupo de dispositivos de elevación dispuestos a lo largo de un lateral de borde trasero de dicho apoyo, en la que dicha primera y segunda serie de dispositivos de elevación son operables para aplicar de forma selectiva una fuerza de elevación a un lateral de borde delantero y/o a un lateral de borde trasero de una concha de pala recibida en dicho apoyo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[0041] Los modos de realización de la invención se describirán ahora, solo a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

La fig. 1 muestra una turbina eólica;

la fig. 2 muestra una vista esquemática de una turbina eólica;

la fig. 3 muestra una vista esquemática de un perfil aerodinámico de la pala de la fig. 2;

la fig. 4 muestra una vista esquemática de la pala de turbina eólica de la fig. 2, vista desde arriba y desde el lateral; la fig. 5 ilustra una visión general de un sistema de fabricación;

la fig. 6 muestra una vista ampliada de una sección de una cuña de pala para su uso en un modo de realización del sistema de la fig. 5;

la fig. 7 muestra vistas en sección transversal y ampliada de una sección de un molde de pala para su uso en un modo de realización del sistema de la fig. 5; y

la fig. 8 muestra vistas en sección transversal y ampliada de una sección de una cuña de pala para su uso en un modo de realización del sistema de la fig. 5.

[0042] Se entenderá que los elementos comunes a los diferentes modos de realización de la invención se han provisto de los mismos números de referencia en los dibujos.

[0043] La fig. 1 ilustra una turbina eólica convencional moderna contra el viento 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, cada uno con un encastre de pala 16 más cercano al buje y una punta de pala 14 más alejada del buje 8. El rotor tiene un radio denominado R.

[0044] La fig. 2 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica 10. La pala de turbina eólica 10 tiene la conformación de una pala de turbina eólica convencional y comprende una región de encastre 30 más cercana al buje, una región perfilada o aerodinámica 34 más alejada del buje y una región de transición 32 entre la región de encastre 30 y la región aerodinámica 34. La pala 10 comprende un borde delantero 18 orientado en la dirección de rotación de la pala 10, cuando la pala está montada en el buje, y un borde trasero 20 orientado en la dirección opuesta del borde delantero 18.

[0045] La región aerodinámica 34 (también llamada región perfilada) tiene una forma de pala ideal o casi ideal con respecto a generar una elevación, mientras que la región de encastre 30 debido a consideraciones estructurales tiene una sección transversal sustancialmente circular o elíptica, lo que, por ejemplo, hace más fácil y seguro montar la pala 10 en el buje. El diámetro (o la cuerda) de la región de encastre 30 es típicamente constante a lo largo de toda la zona de encastre 30. La región de transición 32 tiene un perfil de transición 42 que cambia gradualmente de la conformación circular o elíptica 40 de la región de encastre 30 al perfil aerodinámico 50 de la región aerodinámica 34. La longitud de la cuerda de la región de transición 32 incrementa típicamente de forma sustancialmente lineal al incrementar la distancia r desde el buje.

[0046] La región aerodinámica 34 tiene un perfil aerodinámico 50 con una cuerda que se extiende entre el borde delantero 18 y el borde trasero 20 de la pala 10. El ancho de la cuerda disminuye al incrementar la distancia r desde el buje.

[0047] Cabe destacar que las cuerdas de las diferentes secciones de la pala normalmente no se encuentran en un plano común, ya que la pala puede estar torcida y/o curvada (es decir, doblada previamente), proporcionando así el plano de cuerda con un correspondiente curso torcido y/o curvado, este caso es el más frecuente para compensar que la velocidad local de la pala dependa del radio desde el buje.

La fig. 3 muestra una vista esquemática de un perfil aerodinámico 50 de una pala típica de una turbina eólica representada con los diversos parámetros, que se usan típicamente para definir la conformación geométrica de una superficie aerodinámica. El perfil aerodinámico 50 tiene un lateral de presión 52 y un lateral de succión 54, que durante el uso, es decir, durante la rotación del rotor, normalmente se orientan hacia el lado de barlovento (o contra el viento) y el lado de sotavento (o a favor del viento), respectivamente. La superficie aerodinámica 50 tiene una cuerda 60 con una longitud de cuerda c que se extiende entre un borde delantero 56 y un borde trasero 58 de la pala. La superficie aerodinámica 50 tiene un grosor t, que se define como la distancia entre el lateral de presión 52 y el lateral de succión 54. El grosor t de la superficie aerodinámica varía a lo largo de la cuerda 60. La desviación de un perfil simétrico viene dada por una línea de curvatura 62, que es una línea media a través del perfil aerodinámico 50. La línea media se puede encontrar dibujando círculos inscritos desde el borde delantero 56 hacia el borde trasero 58. La línea media sigue los centros de estos círculos inscritos y la desviación o distancia desde la cuerda 60 se llama curvatura f. La asimetría también se puede definir mediante el uso de parámetros denominados curvatura superior (o curvatura del lateral de succión) y curvatura inferior (o curvatura del lateral de presión), que se definen como las distancias desde la cuerda 60 y el lateral de succión 54 y el lateral de presión 52, respectivamente.

[0048] Los perfiles aerodinámicos se caracterizan a menudo por los siguientes parámetros: la longitud de la cuerda c, la curvatura máxima f, la posición df de la curvatura máxima f, el grosor aerodinámico máximo t, que es el diámetro más grande de los círculos inscritos a lo largo de la línea de curvatura media 62, la posición dt del grosor máximo t y un radio de punta (no mostrado). Estos parámetros se definen típicamente como proporciones a la longitud de la cuerda c. Por tanto, se da un grosor relativo local de pala t/c como la proporción entre el grosor local t y la longitud local c máximos de la cuerda. Además, la posición dp de la curvatura lateral de presión máxima se puede usar como parámetro de diseño y, por supuesto, también la posición de la curvatura de lateral de succión máxima.

[0049] La fig. 4 muestra algunos otros parámetros geométricos de la pala. La pala tiene una longitud total de pala L. Como se muestra en la fig. 2, el extremo de encastre se ubica en la posición r = 0, y el extremo de punta se ubica en r = L. El hombro 40 de la pala se ubica en una posición r = Lw, y tiene un ancho de hombro W, que es igual a la longitud de la cuerda en el hombro 40. El diámetro del encastre se define como D. Además, la pala está provista de una predoblez, que se define como Ay, que corresponde a la deflexión fuera del plano desde un eje de pitch 22 de la pala.

[0050] La pala de turbina eólica 10 en general comprende una concha hecha con polímero reforzado con fibra, y típicamente se hace como un lateral de presión o parte de concha contra el viento 24 y un lateral de succión o parte de concha a favor del viento 26 que se pegan entre sí a lo largo de las líneas de adhesión 28 que se extienden a lo largo del borde trasero 20 y el borde delantero 18 de la pala 10. Las palas de turbina eólica se forman en general a partir de material plástico reforzado con fibra, por ejemplo, fibras de vidrio y/o fibras de carbono que se disponen en un molde y se curan con una resina para formar una estructura sólida. Las palas de turbina eólica modernas a menudo pueden tener más de 30 o 40 metros de longitud, con diámetros de encastre de pala de varios metros. Las palas de turbina eólica se diseñan en general para una vida útil relativamente larga y para soportar cargas estructurales y dinámicas considerables.

[0051] En la fig. 5, se ilustra una visión general de un sistema de fabricación para una pala de turbina eólica. El sistema de fabricación comprende una estación de moldeo de palas (indicada en 70) y una estación de postmoldeo (indicada en 72). La estación de moldeo de palas 70 comprende un conjunto de primer y segundo molde de concha de pala 74, 76. Los moldes de pala comprenden una primera y una segunda superficie interna 74a, 76a respectivas que se disponen para producir una primera y una segunda concha de pala conformada que tienen un perfil aerodinámico que se corresponde sustancialmente con las respectivas mitades contra el viento (o lateral de presión) y a favor del viento (o lateral de succión) de un pala de turbina eólica.

Durante la fabricación de una pala de turbina eólica, se realiza una operación de laminado en la estación de moldeo de palas 70, en la que se aplica una pluralidad de capas de un material compuesto preferentemente a base de fibra a las superficies internas 74a, 76a de los moldes de pala 74, 76. Las capas de fibra se aplican para adaptarse a la conformación del molde y se pueden disponer en diversos grosores o densidades dependiendo de los requisitos estructurales de la pala de turbina eólica que se va a fabricar.

[0052] En el modo de realización mostrado en la fig. 5, la estación de moldeo de palas 70 está provista de un aparato de laminado automático de fibras 78, que permite el laminado controlado por máquina de las capas de material a base de fibra en los moldes de pala 74,76. El aparato automático de laminado de fibras comprende al menos un dispositivo aplicador de fibras suspendido en un pórtico móvil provisto por encima de los moldes de pala 74, 76, el al menos un dispositivo aplicador de fibras se puede operar para moverse a lo largo de los moldes de pala 74, 76 para aplicar capas de fibra, por ejemplo, cinta de fibra, a las superficies internas 74a, 76a de los moldes de pala 74, 76.

[0053] Sin embargo, se entenderá que el sistema de fabricación se puede implementar usando cualquier mecanismo de laminado adecuado, por ejemplo, laminado manual. Asimismo, la operación de laminado puede comprender el uso de elementos pultrusionados o preimpregnados de material compuesto dentro de los moldes de pala, como alternativa o además de las capas de material a base de fibra.

[0054] Una vez que se han aplicado suficientes capas del material a base de fibra a las superficies de los moldes 74, 76, a continuación, se realiza una operación de curado para curar las capas de fibra a un estado relativamente endurecido. En un modo de realización, esto puede comprender aplicar una cobertura o bolsa de vacío sobre las capas de fibra para formar un recipiente y, posteriormente, aplicar una presión de vacío al interior del recipiente definido por la bolsa de vacío y la superficie del molde de pala 74, 76.

[0055] A continuación, se infunde o inyecta una resina de curado en el interior del recipiente, la resina se extiende a través de las capas de fibra por la acción de la presión de vacío. A continuación, se deja curar la resina y, en consecuencia, endurecer y unir las capas de material a base de fibra en una concha de pala (no mostrada), que tiene un perfil estructural correspondiente a la conformación de la superficie de los moldes de pala 74, 76.

[0056] El término "conchas de pala curadas" se usa en el presente documento para referirse a conchas de pala que se han curado sustancialmente mediante la operación de curado, preferentemente a un nivel en el que las conchas de pala se pueden manipular sin sufrir deformaciones significativas en la estructura de la concha. La duración de la operación de curado realizada dependerá del tipo de resina de curado usada en la fabricación de las conchas de pala, pero puede ser del orden de 2-3 horas usando resinas estándar. Sin embargo, se entenderá que las propias conchas de pala pueden continuar sometiéndose a un proceso de curado dentro del cuerpo de las conchas de pala durante varias horas después de la operación de curado indicada.

[0057] En consecuencia, una vez que las conchas de pala se han curado sustancialmente, se puede retirar la concha o bolsa de vacío asociada, y las conchas de pala curadas se pueden desmoldar de los moldes de pala 74, 76. Para desmoldar las conchas de pala, se puede retirar cualquier equipo de fabricación que puede estar provisto sobre los moldes de pala 74, 76, por ejemplo, el dispositivo automático aplicador de fibra 78, y se puede situar un aparato de elevación (no mostrado) encima de las conchas de pala contenidas en los moldes de pala 74, 76. El aparato de elevación es operable para elevar las conchas de pala curadas fuera de los moldes de pala 74, 76, y para transferir las conchas de pala curadas a la estación de postmoldeo 72, en la que se pueden realizar operaciones adicionales de postmoldeo.

[0058] Se entenderá que la operación de transferencia se puede realizar usando cualquier aparato de elevación adecuado para la transferencia de una concha de pala de turbina eólica, por ejemplo, un dispositivo de elevación por vacío, una grúa, una operación de elevación manual, etc.

[0059] Los ejemplos de operaciones de postmoldeo que se pueden realizar en la estación de postmoldeo 72 en las conchas de pala pueden incluir, pero no se limitan a: una operación de reparación de la concha de pala, que implica la reparación de cualquier defecto menor en una concha de pala curada; una operación de corte o afilado de la concha de pala, en la que una porción de una superficie de la concha de pala curada se puede cortar o afilar para presentar un perfil relativamente liso; una operación de acoplamiento de la brida de encastre de pala, en la que un par de bridas de encastre de pala que están provistas en la primera y la segunda concha de pala se acoplan entre sí para formar una única brida integral de encastre de pala; una operación de encolado, en la que se aplica un adhesivo a una superficie de una concha de pala para adherir componentes o conchas de pala entre sí; una operación de revestimiento, en la que una superficie externa de una concha de pala se reviste con una capa de revestimiento, por ejemplo, una capa de gel o un material adecuado resistente a la erosión; una operación de instalación de laminado, en la que un laminado principal u otro elemento del interior de una pala de turbina eólica se puede fijar a una superficie interna de una de las conchas de pala para situarlo en el interior de una pala de turbina eólica; una operación de sobrelaminado; instalación de componentes de pala internos, por ejemplo, sensores de control de carga o deflexión, sistemas de protección contra rayos, etc.; un estudio de la geometría de la concha de pala; una operación de curado secundaria en, por ejemplo, un horno; o cualquier otra operación de fabricación o montaje adecuada.

[0060] De forma adicional o alternativa, la estación de postmoldeo 72 puede comprender un primer y una segunda cuña de pala que están conectados de forma articulada entre sí, en la que una primera cuña de pala se puede hacer girar con respecto a un segunda cuña de pala, de modo que las respectivas conchas de pala sostenidas en dicho primer y segundo cuña de pala se pueden cerrar y adherir entre sí para formar una pala de turbina eólica.

[0061] Como resultado de realizar estas operaciones de postmoldeo en la estación de postmoldeo 72, los moldes de pala 74, 76 ahora se liberan del tiempo de producción asociado con las operaciones de postmoldeo anteriores, que tradicionalmente se han realizado con las conchas de pala retenidas en los moldes de pala 74,76. En consecuencia, el uso de una estación de postmoldeo 72 para recibir conchas de pala desde una estación de moldeo de palas permite liberar los moldes de pala 74, 76 para una operación de laminado posterior una vez que se ha completado el curado y transferencia de las conchas de pala, y proporciona un tiempo de ocupación reducido de los moldes de pala 74, 76 por los componentes de una única pala de turbina eólica. Esto actúa para incrementar la productividad de un único conjunto de moldes de pala 74, 76 y proporciona una mayor flexibilidad en el proceso de fabricación.

[0062] En el modo de realización de la fig. 5, la estación de postmoldeo 72 comprende una estructura de apoyo con nervaduras abiertas para recibir una concha de pala curada desde una estación de moldeo de palas y para soportar dichas conchas de pala curadas durante las operaciones de postmoldeo. Se entenderá que se puede usar cualquier estructura de bastidor abierto adecuada, que se puede disponer para soportar una concha de pala de turbina eólica, por ejemplo, una estructura de retícula o celosía de bastidor abierto. Preferentemente, los apoyos de la estación de postmoldeo comprenden superficies de soporte dispuestas para proporcionar un apoyo acolchado a las conchas de pala recibidas en los soportes.

[0063] Con referencia a la fig. 6, en 80, se indica una vista ampliada de una sección de una cuña de pala. El apoyo 80 comprende un cuerpo de bastidor abierto 82 que permite el acceso parcial a las superficies de una concha de pala que se recibe dentro del apoyo 80. El soporte 80 comprende además un grupo de superficies de soporte, en particular, una serie de soportes de borde delantero y trasero 84 que se disponen para proporcionar soporte para secciones de los respectivos bordes delantero y trasero de una concha de pala recibida dentro del apoyo 80 y un grupo de superficies de soporte secundarias 86 que se disponen para soportar porciones de la superficie de una concha de pala entre los bordes delantero y trasero de la concha. Se entenderá que las superficies de soporte 84, 86 y/o porciones del cuerpo de bastidor 82 pueden ser ajustables y/o extraíbles de la cuña de pala 80.

[0064] El apoyo 80 comprende además un aparato de gato elevador 88 que se dispone dentro del cuerpo de bastidor 82 del apoyo 80. El aparato de gato elevador 88 comprende un elevador hidráulico vertical que tiene una superficie acolchada 90 dispuesta para actuar sobre la superficie de una concha de pala recibida dentro del apoyo 80. El aparato de gato elevador 88 se puede operar para aplicar una fuerza de elevación o de levantamiento con gato a la superficie de una concha de pala, para levantar al menos parcialmente la concha de pala en la dirección vertical. Aplicando la fuerza de elevación a la concha de pala, la concha se puede levantar parcialmente por encima de las superficies del cuerpo de bastidor 82 del apoyo 80, proporcionando así un acceso mejorado a las superficies de la concha de pala, por ejemplo, para operaciones de postmoldeo en la superficie de la concha de pala o para la fijación de aparatos de elevación de pala, por ejemplo, grúas, etc.

[0065] Se entenderá que la estación de postmoldeo puede comprender cualquier número de aparatos de gato elevador 88. En un aspecto, un único aparato de gato elevador 88 se puede mover con respecto al cuña de pala 80, de modo que las secciones individuales de una concha de pala o de una pala recibidas dentro del apoyo 80 se puedan levantar para mejorar el acceso a la superficie. En un aspecto alternativo, la estación de postmoldeo puede estar provista de un grupo de aparatos de gato elevador separados 88 dispuestos a lo largo de la longitud del apoyo 80, en la que el aparato de gato elevador 88 individual se puede controlar por separado. En dicho sistema, se pueden accionar gatos elevadores individuales para proporcionar un acceso mejorado a la superficie para una sección de una pala o concha de pala, o se puede accionar cada gato elevador para levantar una concha de pala entera o pala al menos parcialmente por encima del apoyo 80.

[0066] Debido a la estructura de bastidor abierto del apoyo 80, el aparato de gato elevador 88 se puede situar fácilmente en cualquier ubicación deseada a lo largo de la longitud de una concha de pala o pala acabada sostenida en el apoyo 80, lo que permite una flexibilidad incrementada de acceso a las superficies de la concha de pala o de la pala.

[0067] Un aspecto adicional de un sistema de fabricación se ilustra en las figs. 7 y 8. Las figs. 7(a) y 7(b) ilustran vistas en sección transversal y en perspectiva de una porción de un molde de pala 92 para su uso en el sistema de fabricación. El molde 92 presenta una superficie de molde 92a que se adapta a al menos a una porción de la superficie de una concha de pala de turbina eólica que se va a formar usando el molde 92.

[0068] El molde 92 se configura de modo que se proporcionen una serie de elementos de moldeo de bridas 96 adicionales en el molde 92, contiguos al borde de la superficie de molde 92a. Los elementos de moldeo 96 adicionales presentan una superficie de moldura de bridas 96a para la formación de bridas adicionales.

[0069] Si bien el modo de realización de la fig. 7 muestra un par de elementos de moldeo de bridas 96 adicionales ubicados en laterales opuestos de la superficie de molde 92a, se entenderá que se puede proporcionar un grupo de elementos de moldeo de bridas 96 adicionales a lo largo de la longitud del molde 92, en cualquier configuración adecuada.

[0070] Con referencia a la fig. 7(a), se aplica un material de fibra 94 a la superficie 92a del molde 92, de modo que el material de fibra 94 siga el perfil de la superficie de molde 92a. El material de fibra 94 también se aplica a las superficies de moldeo de bridas 96a de los elementos de moldeo de bridas 96 adicionales. Una vez que se ha aplicado suficiente material de fibra 94 al molde 92, se aplica una bolsa de vacío 98 a los bordes del molde 92, que incluyen los bordes de los elementos de moldeo de bridas 96 adicionales, de modo que se forme sustancialmente una cámara de vacío entre las superficies del molde 92a, 96a y la bolsa de vacío 98. A continuación, se inyecta o infunde una resina en las capas de material de fibra 94 y se permite que se cure o endurezca, de modo que el material de fibra 94 forme una concha de pala de turbina eólica que tiene bridas de concha integradas.

[0071] Se entenderá que se pueden aplicar materiales adicionales en el molde en combinación con el material de fibra 94, tales como componentes estructurales, por ejemplo, espuma, balsa, así como componentes para ayudar al proceso de infusión, por ejemplo, membranas de infusión, medio de transferencia de resina. Asimismo, el material de fibra aplicado al molde puede comprender capas de fibras secas y/o capas preimpregnadas. Se entenderá que se puede usar cualquier material de fibra adecuado, por ejemplo, fibras de carbono, fibras de vidrio, etc.

[0072] La provisión de una concha de pala que tiene bridas de concha integradas permite una manipulación más fácil de la concha de pala durante las posteriores etapas de fabricación. Como las bridas se forman de forma integral con el cuerpo principal de la concha de pala durante el proceso de moldeo, proporcionan una fuerte conexión estructural a toda la concha de pala.

[0073] En un aspecto, las bridas pueden estar provistas de aberturas pasantes o conectores que permitan la fijación de equipos de elevación, para sujetar las conchas de pala y/o alinear las conchas de pala con diferentes componentes del proceso de fabricación. Las bridas se pueden configurar para permitir el uso de dispositivos de acoplamiento tales como pernos pasantes, pernos transversales, grúas elevadoras, ganchos de grúa, etc., para levantar y manipular las conchas de pala o la pala de turbina eólica acabada.

[0074] Preferentemente, dichas aberturas pasantes o conectores se forman mediante la mecanización o taladrado de las bridas formadas por la operación de moldeo. Sin embargo, dichas aberturas también se pueden formar como parte de la operación de moldeo, por ejemplo, mediante el uso de un inserto conformado adecuadamente o moldeador situado en dichos elementos de moldeo de bridas 96 adicionales durante el proceso de laminado, en el que dicho inserto se retira posteriormente de la concha de pala curada.

[0075] Con referencia a las figs. 8(a) y 8(b), ilustran vistas en sección transversal y en perspectiva de una porción de una cuña de pala 80 para su uso en el sistema de fabricación. La figura 8(b) muestra que las bridas de guía 100 están definidas en la cuña de pala 80, preferentemente en ubicaciones a lo largo de los soportes de borde delantero y trasero 84 del apoyo 80. Las bridas de guía 100 permiten una alineación exacta entre la cuña de pala 80 y una concha de pala que se recibe dentro del apoyo 80, ya que las bridas de guía 100 proporcionan marcadores que se pueden ubicar junto con las bridas integradas de la concha de pala. Las bridas de guía 100 pueden estar provistas de aberturas, canales o marcadores visuales 101 adecuados para ayudar en la alineación y/o fijación de las bridas de concha de pala al apoyo 80.

[0076] Se entenderá que se pueden definir barras de guía adecuadas (no mostradas) sobre las bridas de la concha de pala o sobresalir desde estas para engancharse con las correspondientes aberturas o canales definidos en las bridas de guía 100 de la cuña de pala 80, y/o se pueden definir barras de guía sobre las bridas de guía 100 o que sobresalen desde ellas de la cuña de pala 80 para engancharse con las correspondientes aberturas o canales definidos en las bridas de concha de pala. De forma adicional o alternativa, se puede realizar una alineación visual entre las bridas de concha y las bridas de apoyo 100.

[0077] Con referencia a la figura 8(a), se muestra una vista en sección transversal de una cuña de pala 80 que tiene una concha de pala 102 recibida dentro del apoyo 80. La concha de pala 102 comprende bordes de concha 102a, 102b que soportan los soportes de borde delantero y trasero 84 del apoyo, y una porción de tablero medio 104 soportada por las superficies de soporte secundario 86 del apoyo 80. Además, la concha de pala 102 comprende una pluralidad de bridas de concha de pala 106 que se disponen a lo largo de los bordes de la concha de pala 102, en la que dichas bridas de concha de pala 106 se reciben en las bridas de guía 100 del apoyo 80. En el modo de realización mostrado en la fig. 8(a), las bridas de concha de pala 106 se acoplan a las bridas de guía 100 de la cuña de pala 80 usando pernos pasantes 108, preferentemente, pernos bloqueables. De forma adicional o alternativa, las bridas de concha de pala 106 se pueden acoplar a las bridas de guía 100 del apoyo 80 usando un dispositivo de sujeción (no mostrado). El uso de dichos pernos evita el movimiento de la concha de pala 102 cuando se sostienen en el apoyo 80, por ejemplo, durante una operación de postmoldeo, o durante una operación de giro de la concha de pala.

[0078] Cuando la manipulación o el procesamiento de la concha de pala 102 se ha completado en gran medida, las bridas 106 integradas se retiran preferentemente de la concha de pala 102, por ejemplo, cortando o mecanizando las bridas 106. La ubicación de las bridas se puede alisar o pulir a continuación para proporcionar una superficie lisa para el exterior de la pala.

[0079] La provisión de bridas integradas para las conchas de pala, y/o el aparato de gato elevador para los apoyos de pala, proporciona una flexibilidad incrementada de manipulación y procesamiento de las conchas de pala, como parte del proceso de fabricación.

[0080] La invención no se limita a los modos de realización descritos en el presente documento y se puede modificar o adaptar sin apartarse del alcance de la presente invención, como se define en las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento para fabricar una pala de turbina eólica (10) que comprende la etapa de:

moldear al menos una concha de pala de turbina eólica (102) en un molde de pala (92);

en el que dicha etapa de moldeo comprende formar bridas integradas (106) como parte de dicha concha de pala (102), y en el que dichas bridas (106) se usan para la manipulación posterior de dicha concha de pala, en el que dichas bridas (106) comprenden bridas de guía, caracterizado por que el procedimiento comprende la etapa adicional de transferir dicha concha de pala (102) a un cuña de pala (80) para operaciones de postmoldeo, y en el que dicha etapa de transferir dicha concha de pala (102) a dicho cuña de pala (80) comprende alinear dichas bridas de guía (106) con los correspondientes marcadores (100) provistos en dicho cuña de pala.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dichas bridas de guía (106) comprenden orificios de guía, en los que se proporcionan correspondientes barras de guía en dicha cuña de pala (80), y en los que dicha etapa de alineación comprende situar dicha concha de pala (102) en dicha cuña de pala (80), de modo que dichas barras de guía se reciban en dichos orificios de guía.

3. El procedimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que dichas bridas comprenden bridas atornilladas o que tienen aberturas de perno definidas en las mismas, y en el que el procedimiento comprende la etapa de sujetar de forma liberable dicha concha de pala a dicho molde y/o a dicho cuña de pala atornillando dichas bridas atornilladas a dicho molde y/o a dicho cuña de pala.

4. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el procedimiento comprende las etapas de:

transferir una primera concha de pala a una primera cuña de pala;

transferir una segunda concha de pala a una segunda cuña de pala; y

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que dicha etapa de cierre comprende alinear dicha primera concha de pala y dicha segunda concha de pala, en el que al menos una brida provista en dicha primera concha de pala se usa para alinearse con al menos una brida proporcionada en dicha segunda concha de pala.

6. El procedimiento de la reivindicación 4 o la reivindicación 5, en el que dicha etapa de cierre comprende adherir dicha primera concha de pala a dicha segunda concha de pala para formar al menos una porción de una pala de turbina eólica.

7. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la etapa de formar bridas integradas comprende:

formar un primer grupo de bridas a lo largo de un lateral de borde delantero de dicha concha de pala; y formar un segundo grupo de bridas a lo largo de un lateral de borde trasero de dicha concha de pala.

8. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el procedimiento comprende además la etapa de retirar dichas bridas de dicha concha de pala de turbina eólica después de dicha etapa de transferencia, preferentemente, después de dicha etapa de cierre de dicho primer y segundo apoyo.

9. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la etapa de moldeo comprende:

aplicar material de fibra en dicha superficie de molde principal;

proporcionar una resina; y

10. El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el procedimiento comprende la etapa de aplicar una fuerza de elevación a una superficie de una concha de pala recibida en dicho apoyo desde debajo de dicha concha de pala para levantar al menos una porción de dicha concha de pala por encima de dicho apoyo, para permitir que se realice una operación de postmoldeo sobre una superficie de dicha concha de pala.

11. Un aparato para fabricar palas de turbina eólica que comprende:

un molde de pala de turbina eólica (92) para formar una concha de pala (102),

en el que dicho molde de pala (92) se dispone para formar una concha de pala (102) que tiene al menos una brida integrada (106) usada para la manipulación posterior de dicha concha de pala (102), caracterizado por que el aparato comprende una cuña de pala (80) para recibir una concha de pala (102) formada en dicho molde (92), en el que la cuña de pala (80) comprende marcadores para alinearse con dicha al menos una brida integrada (106).

12. El aparato de la reivindicación 11, en el que dicho cuña de pala (80) comprende al menos una barra de guía para alinear dicha cuña de pala (80) con al menos una brida integrada (106) provista en una concha de pala (100) formada en dicho molde de pala.

13. Una combinación de una concha de pala de turbina eólica (102) que tiene al menos una brida integrada (106) usada para manipular dicha concha de pala y una cuña de pala (80), en la que la al menos una brida integrada (106) se adapta para alinearse con los correspondientes marcadores (100) de la cuña de pala.

14. La combinación de la reivindicación 13, en la que dicha concha de pala (102) define una porción de un perfil de pala de turbina eólica que tiene un borde delantero (18) y un borde trasero (20), y en la que dicha al menos una brida integrada (106) se ubica a lo largo de dicho borde delantero y/o dicho borde trasero.