ES2924559T3

ES2924559T3 - Un conjunto de góndola para una turbina eólica

Info

Publication number: ES2924559T3
Application number: ES19382666T
Authority: ES
Inventors: Andreas Herrig; Monpol Santiago Tomas; Benjamin Patrick Hallissy
Original assignee: General Electric Renovables Espana SL
Current assignee: General Electric Renovables Espana SL
Priority date: 2019-07-31
Filing date: 2019-07-31
Publication date: 2022-10-07
Anticipated expiration: 2039-07-31
Also published as: EP3771818B1; US11499532B2; US20210033075A1; CN112302891A; DK3771818T3; EP3771818A1

Abstract

En un primer aspecto, se proporciona un conjunto de góndola para una turbina eólica. El conjunto de góndola está conectado a una torre de turbina eólica a través de un sistema de guiñada y comprende una región frontal acoplada a un rotor que comprende un cubo de rotor y al menos una pala de rotor. El conjunto de góndola comprende además una góndola que tiene una estructura de cubierta para alojar los componentes de la turbina eólica y un sistema deflector de flujo de viento adicional. El sistema deflector de flujo de viento adicional está acoplado a un exterior de la estructura de la cubierta para guiar el viento que fluye hacia la góndola para reducir la resistencia de la góndola cuando la dirección del viento está desalineada con respecto a la dirección longitudinal del viento en un caso de falla del sistema de guiñada. . (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Un conjunto de góndola para una turbina eólica

[0001] La presente divulgación se refiere a conjuntos de góndola para turbinas eólicas que tienen una góndola y un sistema deflector de flujo de viento y turbinas eólicas que comprenden dichos conjuntos de góndola.

Antecedentes

[0002] Las turbinas eólicas modernas se usan comúnmente para suministrar electricidad a la red eléctrica.

[0003] Las turbinas eólicas de este tipo comprenden, en general, una torre y un rotor dispuesto en la torre. El rotor, que comprende típicamente un buje y una pluralidad de palas, se pone en rotación bajo la influencia del viento en las palas. Dicha rotación genera un par de torsión que se transmite normalmente a través de un eje de rotor a un generador eléctrico, bien directamente (accionamiento directo) o a través del uso de una multiplicadora. De esta manera, el generador eléctrico produce electricidad que se puede suministrar a la red eléctrica.

[0004] La mayoría de las turbinas eólicas comprenden un sistema de orientación ("yaw”) utilizado para orientar el rotor de la turbina eólica en la dirección predominante del viento. Normalmente, cuando el rotor está alineado con la dirección del viento, el sistema de orientación mantiene la posición mediante frenos (por ejemplo, pinzas de freno hidráulicas y/o electrofrenos de los motores de orientación). Cuando el rotor está desalineado con respecto a la dirección del viento, el sistema de orientación hace rotar la góndola para alcanzar una alineación adecuada con el viento. Por tanto, la góndola se puede rotar alrededor del eje longitudinal de la torre dentro o fuera de la dirección del viento. La conexión rotatoria entre la torre de turbina eólica y la góndola se denomina rodamiento de orientación.

[0005] La góndola puede alojar un generador y/o un convertidor y varios componentes eléctricos que controlan la operación del generador. Por ejemplo, en turbinas eólicas de accionamiento directo, el generador eléctrico puede estar situado dentro de la góndola o formar parte de la góndola. En ejemplos de turbinas eólicas que tienen una multiplicadora, la góndola puede alojar un generador eléctrico y el tren de potencia que incluye una multiplicadora. El documento EP2412970 A1 da un ejemplo de una góndola para una turbina eólica que se puede abrir para acceder a su interior para operaciones de mantenimiento (reparación, sustitución, etc.).

[0006] La longitud de las palas de turbina eólica y la altura de las turbinas eólicas aumentan continuamente con el objetivo de capturar la mayor cantidad posible de energía cinética del viento y, por lo tanto, generar más potencia eléctrica. En consecuencia, esto puede requerir aumentar el tamaño de los componentes de turbina eólica dentro de la góndola, por ejemplo, un generador eléctrico, un convertidor, un transformador o una multiplicadora. Por lo tanto, pueden requerirse góndolas más grandes para alojar estos componentes de turbina eólica más grandes. Las góndolas normalmente se transportan por camión, ferrocarril o barco desde las instalaciones de fabricación hasta el emplazamiento de montaje para colocarse sobre la torre de una turbina eólica. Dependiendo de la conformación y el tamaño de la góndola, puede ser difícil transportar la góndola desde la planta de fabricación hasta el parque eólico.

[0007] Las góndolas más grandes también pueden aumentar el área de la góndola frente al viento. En algunos casos, por ejemplo, con vientos de alta velocidad o tormentas, no se puede suministrar potencia al sistema de orientación y, en consecuencia, la góndola no se puede alinear con respecto a la dirección predominante del viento. Durante estos eventos, la dirección del viento puede variar provocando una desalineación de la góndola con respecto a la dirección predominante del viento. Cuando la góndola está desalineada, un lado lateral de la góndola puede estar sometido al flujo del viento. El lado lateral puede así ofrecer un arrastre o una resistencia aerodinámica con respecto al flujo del viento. El flujo de viento que actúa sobre el lado lateral de la góndola puede causar altas cargas de flexión en la torre de turbina eólica, en particular en torres de turbina eólica altas. Las torres y las conexiones de las torres con los cimientos pueden tener que diseñarse para soportar una góndola desalineada sometida a altas velocidades del viento. De lo contrario, es posible que deba reducirse la velocidad máxima del viento que puede soportar la turbina eólica.

[0008] Pueden usarse góndolas sustancialmente ovaladas para reducir la resistencia aerodinámica o el coeficiente de arrastre de la góndola. Esta conformación ovalada puede reducir las cargas en la turbina eólica. Sin embargo, debido a esta conformación específica, estos tipos de góndolas son, en general, difíciles de fabricar y transportar, y una conformación redondeada u ovalada no permite un uso eficaz del espacio dentro de la góndola que aloja diferentes componentes.

[0009] La presente divulgación proporciona ejemplos de sistemas y procedimientos que resuelven, al menos parcialmente, algunas de las desventajas mencionadas anteriormente.

Breve explicación

[0010] En un aspecto, se proporciona un conjunto de góndola para una turbina eólica. El conjunto de góndola está conectado a una torre de turbina eólica a través de un sistema de orientación y tiene una región delantera acoplada a un rotor que comprende un buje de rotor y se proporciona al menos una pala de rotor. El conjunto de góndola comprende una góndola que tiene una estructura de cubierta para alojar componentes de turbina eólica. La estructura de cubierta comprende un lado delantero dispuesto en la región delantera; un lado trasero opuesto al lado delantero; un primer y un segundo lado lateral; y un lado superior y un lado inferior. La estructura de cubierta se extiende desde el lado delantero hasta el lado trasero a lo largo de un eje longitudinal y encierra componentes de turbina eólica.

[0011] El conjunto de góndola comprende además un sistema deflector de flujo de viento complementario acoplado al exterior de la estructura de cubierta para guiar el viento que fluye hacia la góndola para reducir el arrastre de la góndola cuando la dirección del viento está desalineada con respecto al eje longitudinal en un evento de fallo de sistema de orientación.

[0012] En esta divulgación, un evento de fallo de sistema de orientación se refiere a un evento durante la operación de una turbina eólica en la que el sistema de orientación no puede rotar la góndola. Esto puede suceder cuando una unidad o una pluralidad de unidades de orientación se rompen, de modo que no puede proporcionarse suficiente par de torsión para rotar la góndola. Un evento de fallo de sistema de orientación puede comprender un evento de fallo de potencia de sistema de orientación en el que no hay potencia o no se suministra suficiente potencia al sistema de orientación para que la góndola rote para seguir la dirección predominante del viento.

[0013] Un evento de fallo de potencia de sistema de orientación puede estar causado por un evento de pérdida de red o por una potencia de respaldo insuficiente para rotar la góndola o por una unidad de orientación rota. Durante algunos eventos de pérdida de red, las palas no se pueden pitchear, por lo que las cargas no se pueden reducir pitcheando las palas. Un evento de pérdida de red puede estar causado por una tormenta extrema, tal como huracanes o tifones. Durante una tormenta extrema se pueden producir fuertes vientos y una pérdida de red al mismo tiempo.

[0014] En esta divulgación, un sistema deflector de viento complementario se refiere a un perfil aerodinámico que puede acoplarse a una góndola para modificar la aerodinámica de la góndola.

[0015] En esta divulgación, una desalineación de la góndola o del eje longitudinal de la góndola con respecto a la dirección del viento se refiere a que la dirección de la velocidad del viento no es sustancialmente paralela al eje longitudinal de la góndola. Por ejemplo, una góndola puede estar desalineada con respecto a la dirección del viento cuando el ángulo entre la dirección del viento y el eje longitudinal de la góndola es superior a 10°, específicamente superior a 20°, y más específicamente superior a 30°.

[0016] El sistema deflector de viento complementario puede modificar el perfil aerodinámico de la góndola para reducir el arrastre de la góndola cuando la dirección del viento está desalineada con respecto al eje longitudinal de la góndola. En consecuencia, la resistencia aerodinámica de la góndola puede reducirse. Por tanto, las cargas que actúan sobre la turbina eólica para una velocidad de viento dada cuando la góndola está desalineada pueden reducirse en comparación con una góndola sin un sistema deflector de flujo de viento complementario. En consecuencia, la torre o la conexión de la torre con los cimientos pueden optimizarse o utilizarse de forma más óptima. Además, se puede evitar el costoso sistema de potencia de respaldo para alimentar el sistema de orientación durante un evento de pérdida de red. Por tanto, los costes de la turbina eólica pueden reducirse sin afectar negativamente a la integridad estructural de la turbina eólica.

[0017] El sistema deflector de viento complementario se puede acoplar al exterior de la estructura de cubierta después de transportar la góndola al emplazamiento de montaje. En consecuencia, el sistema deflector de flujo de viento complementario no afecta negativamente a la conformación y el tamaño de la góndola durante el transporte. Además, dado que el sistema deflector de flujo de viento complementario está acoplado al exterior de la estructura de cubierta, el espacio dentro de la góndola para alojar los componentes de turbina eólica puede mantenerse lo más pequeño posible para alojar los componentes sin aumentar el tamaño total de la góndola. En consecuencia, se puede proporcionar una góndola compacta que aloje componentes de turbina eólica, tales como un convertidor eléctrico o un generador eléctrico.

Breve descripción de los dibujos

[0018] En lo que sigue, se describirán ejemplos no limitantes de la presente divulgación, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 ilustra una vista en perspectiva de una turbina eólica de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación;

la figura 2 ilustra una vista interna simplificada de una góndola de una turbina eólica de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación;

la figura 3 ilustra esquemáticamente una vista isométrica de una góndola de una turbina eólica de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación;

las figuras 4 y 5 muestran respectivamente una vista frontal de una góndola de la técnica anterior y un conjunto de góndola de acuerdo con un ejemplo de la presente invención que experimenta un flujo de viento desde un lado lateral de una estructura de cubierta de una góndola;

la figura 6 ilustra esquemáticamente un ejemplo de un conjunto de góndola de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación;

la figura 7 ilustra esquemáticamente un ejemplo de un conjunto de góndola de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación;

las figuras 8-11 muestran varios ejemplos de dispositivos deflectores de flujo de viento de acuerdo con la presente divulgación;

la figura 12 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de un procedimiento para reducir cargas durante un evento de fallo de sistema de orientación en una turbina eólica de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación;

la figura 13 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de un procedimiento para reducir cargas durante un evento de pérdida de red en una turbina eólica de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación.

Descripción detallada de ejemplos

[0019] En estas figuras, los mismos signos de referencia se han usado para designar elementos coincidentes.

[0020] La figura 1 ilustra una vista en perspectiva de un ejemplo de una turbina eólica 1. Como se muestra, la turbina eólica 1 incluye una torre 2 que se extiende desde una superficie de soporte 3, una góndola 4 montada en la torre 2 y un rotor 5 acoplado a la góndola 4 en una región delantera. El rotor 5 incluye un buje rotatorio 6 y al menos una pala de rotor 7 acoplada a y que se extiende hacia afuera del buje 6. Por ejemplo, en el ejemplo ilustrado, el rotor 5 incluye tres palas de rotor 7. Sin embargo, en un modo de realización alternativo, el rotor 5 puede incluir un número mayor o menor que tres palas de rotor 7. Cada pala de rotor 7 se puede espaciar alrededor del buje 6 para facilitar la rotación del rotor 5 para permitir que la energía cinética del viento se convierta en energía mecánica utilizable y, posteriormente, en potencia eléctrica. Por ejemplo, el buje 6 se puede acoplar de forma rotatoria a un generador eléctrico 10 (figura 2) situado dentro de la góndola 4, o que forma parte de la góndola, para permitir que se produzca potencia eléctrica. La rotación del rotor puede transmitirse a un generador directamente, por ejemplo en turbinas eólicas de accionamiento directo, o mediante el uso de una multiplicadora.

[0021] La figura 2 ilustra una vista interna simplificada de un ejemplo de la góndola 4 de la turbina eólica 1 de la figura 1. Como se muestra, el generador 10 puede estar dispuesto dentro de la góndola 4. En general, el generador 10 se puede acoplar al rotor 5 de la turbina eólica 1 para generar potencia eléctrica a partir de la energía de rotación generada por el rotor 5. Por ejemplo, el rotor 5 puede incluir un eje de rotor principal 8 acoplado al buje 6 para su rotación con el mismo. A continuación, el generador 10 se puede acoplar al eje de rotor 8 de modo que la rotación del eje de rotor 8 accione el generador 10. Por ejemplo, en el modo de realización ilustrado, el generador 10 incluye un eje de generador 11 acoplado de forma rotatoria al eje de rotor 8 a través de una multiplicadora 9. En ejemplos alternativos, el buje se puede acoplar directamente a un rotor del generador y la rotación del buje puede así accionar el rotor del generador.

[0022] El generador 10 puede estar acoplado eléctricamente al convertidor. El convertidor de turbina eólica puede adaptar la potencia eléctrica de salida del generador a los requisitos de la red eléctrica.

[0023] Se debe apreciar que el eje de rotor 8, la multiplicadora 9 y el generador 10 pueden estar soportados, en general, dentro de la góndola 4 por una bancada o un armazón de soporte 12 situado encima de la torre de turbina eólica 2.

[0024] La góndola 4 está acoplada de forma rotatoria a la torre 2 a través de un sistema de orientación 20. El sistema de orientación comprende un rodamiento de orientación (no visible en la figura 2) que tiene dos componentes de rodamiento configurados para rotar uno con respecto al otro. La torre 2 está acoplada a uno de los componentes de rodamiento, y la bancada o armazón de soporte 12 de la góndola 4 está acoplada al otro componente de rodamiento. El sistema de orientación 20 comprende un engranaje anular 21 y una pluralidad de unidades de orientación 22 con un motor 23, una multiplicadora 24 y un piñón 25 que engrana con el engranaje anular para rotar uno de los componentes de rodamiento con respecto al otro. El motor 23 puede estar conectado eléctricamente a la red eléctrica.

[0025] La góndola 4 comprende además una estructura de cubierta 50 para alojar los componentes de turbina eólica. En este ejemplo, los componentes de turbina eólica alojados en la estructura de cubierta 50 o encerrados por la estructura de cubierta comprenden el generador 10, el convertidor, la multiplicadora 9 y el eje 8. En otros ejemplos, los componentes de turbina eólica dispuestos dentro de la góndola pueden referirse al convertidor y al generador.

[0026] La figura 3 ilustra esquemáticamente una góndola de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación. La góndola 4 comprende una región delantera 13 a la que está acoplado un rotor 5 que comprende un buje 6 y al menos una pala de rotor 7. La góndola 4 comprende una estructura de cubierta 50 que comprende un lado delantero 51 dispuesto en la región delantera 13 y un lado trasero 52 opuesto al lado delantero 51. La góndola comprende además un primer 61 y un segundo lado lateral 62 que se extienden desde el lado delantero 51 hasta el lado trasero 52 a lo largo de una dirección paralela al eje longitudinal 31, en la que el primer 61 y el segundo 62 lado longitudinal están dispuestos en lados opuestos de la estructura de cubierta.

[0027] La estructura de cubierta 50 comprende además un lado superior 70 que se extiende desde el lado delantero 51 hasta el lado trasero 52 a lo largo de una dirección longitudinal paralela al eje 31 y desde el primer lado lateral 61 al segundo lado lateral 62 a lo largo de una dirección paralela a un eje transversal 32, en el que el eje transversal 32 es perpendicular al eje longitudinal 31. Además, la estructura de cubierta de esta figura comprende un lado inferior 80 que se extiende desde el lado delantero 51 hasta el lado trasero 52 a lo largo de una dirección paralela al eje longitudinal 31 y desde el primer lado lateral 61 hasta el segundo lado lateral 62 a lo largo de una dirección paralela al eje transversal 32. El lado superior 70 y el inferior 80 están dispuestos en lados opuestos de la estructura de cubierta.

[0028] El primer 61 y el segundo lado lateral 62 pueden extenderse desde el lado inferior 80 hasta el lado superior 70 a lo largo de una dirección paralela a un eje de orientación 33, en el que el eje de orientación 33 es perpendicular al eje longitudinal 32 y al eje transversal 32.

[0029] La estructura de cubierta 50 de esta figura comprende además un primer 71 y un segundo 72 borde superior formados, respectivamente, entre el lado superior 70 y el primer 61 y el segundo lado lateral 62. Además, la estructura de cubierta puede comprender un primer 81 y un segundo borde inferior 82 (no mostrados en la figura 3) formados, respectivamente, entre el lado inferior 80 y el primer 61 y el segundo lado lateral 62.

[0030] Un sistema deflector de flujo de viento complementario de acuerdo con cualquiera de los ejemplos descritos en el presente documento se puede acoplar permanentemente al exterior de la estructura de cubierta para formar un conjunto de góndola. Por ejemplo, un sistema deflector de flujo de viento complementario puede cubrir o proteger, al menos parcialmente, una porción de los primer y segundo lados laterales. Por tanto, el sistema deflector de flujo de viento complementario puede modificar la conformación externa de la góndola en los lados laterales para reducir el arrastre de la góndola cuando el eje longitudinal de la góndola está desalineado con respecto a la dirección del viento en un evento de fallo de sistema de orientación. En algunos ejemplos, un evento de fallo de sistema de orientación puede comprender un evento de pérdida de red. En algunos ejemplos, un evento de fallo de sistema de orientación puede comprender un mal funcionamiento del sistema de orientación. En consecuencia, la góndola no puede rotar mediante el sistema de orientación y la góndola no puede seguir los cambios en la dirección del viento.

[0031] Puesto que la góndola está desalineada con respecto a la dirección del viento, el viento fluye hacia uno del primer y del segundo lado lateral.

[0032] En esta divulgación, la desalineación de una góndola significa que el eje longitudinal de la góndola no se corresponde sustancialmente con la dirección predominante del viento. Por ejemplo, la dirección predominante del viento puede haber cambiado pero la góndola puede no haber rotado sobre el eje de orientación para alinearse con la dirección del viento, por ejemplo debido a un mal funcionamiento del sistema de orientación.

[0033] Un coeficiente de arrastre, comúnmente denominado c^d, es una cantidad adimensional que se utiliza para cuantificar el arrastre o la resistencia de un objeto, por ejemplo, una góndola, en un entorno fluido, tal como el aire o el viento. Un coeficiente de arrastre bajo indica que el objeto tiene una mejor aerodinámica, por ejemplo, ofrece menos resistencia al viento que fluye alrededor del objeto. El coeficiente de arrastre se define generalmente como:

_

-- ² xFd

^{cd ~} - _{p x} -- _A ^a ^-- _x ^-- _w ^-- ₂ ⁷

donde:

c^des el coeficiente de arrastre;

F^des la fuerza de arrastre, que es la componente de fuerza en la dirección del viento;

p es la densidad de masa del viento;

w es la velocidad del viento relativa al objeto;

A es el área de referencia de la góndola.

[0034] La fuerza de arrastre (Fd) es proporcional al coeficiente de arrastre (cd). En esta divulgación, los términos "fuerza de arrastre" y "arrastre" se usan indistintamente. En consecuencia, cuando se reduce el coeficiente de arrastre, también se reduce la fuerza de arrastre. Una fuerza de arrastre que actúa sobre una góndola genera un momento de flexión sobre la base de la torre. Por tanto, la reducción de la fuerza de arrastre puede reducir las cargas en la base de la torre. La fuerza de arrastre se puede reducir reduciendo el coeficiente de arrastre, y el coeficiente de arrastre depende de la conformación del objeto. En consecuencia, la conformación de la parte de la góndola que mira hacia el viento, por ejemplo, un lado lateral, puede modificarse por el sistema deflector de flujo de viento complementario para reducir el coeficiente de arrastre de la góndola y, en consecuencia, la fuerza de arrastre.

[0035] En el ejemplo de la figura 3, la estructura de cubierta de la góndola tiene una conformación de caja sustancialmente cuboidal o rectangular. En algunos ejemplos, los bordes formados entre los lados de la estructura de cubierta pueden ser redondeados. Una conformación cuboidal puede facilitar el transporte y el almacenamiento de la góndola. En algunos ejemplos, la estructura de cubierta puede tener una conformación de contenedor estándar. Además, una conformación cuboidal puede maximizar el uso del espacio interno dentro de la góndola para alojar componentes de turbina eólica. Después de transportar la góndola al emplazamiento de turbina eólica, un sistema deflector de flujo de viento complementario puede acoplarse permanentemente al exterior de la estructura de cubierta o desplegarse. Por lo tanto, el transporte de la góndola no se ve afectado negativamente por la conformación del sistema deflector de flujo de viento complementario.

[0036] En algunos ejemplos, el sistema deflector de flujo de viento complementario se puede mover desde una posición de reposo a una posición desplegada. La turbina eólica puede operar con uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento del sistema deflector de flujo de viento complementario en posición de reposo, es decir, el sistema deflector de flujo de viento complementario no puede modificar sustancialmente el perfil aerodinámico de la góndola. El sistema deflector de flujo de viento complementario puede pasar a una posición desplegada cuando se detecta un evento de fallo de sistema de orientación. Un accionador puede mover uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento del sistema deflector de flujo de viento complementario desde una posición de reposo a una posición desplegada. En una posición desplegada, el sistema deflector de flujo de viento complementario reduce el arrastre de la góndola cuando la dirección del viento está desalineada con respecto al eje longitudinal de la góndola.

[0037] Las figuras 4 y 5 muestran respectivamente una vista frontal de una góndola sin y con un sistema deflector de flujo de viento complementario que experimenta un flujo de viento desde un lado lateral de una estructura de cubierta de una turbina eólica. Un rotor 5 que tiene un buje 6 y tres palas 7 está acoplado de forma rotatoria a una región delantera 13 de una góndola 4. La góndola 4 del ejemplo de estas figuras comprende una estructura de cubierta 50 que tiene un primer lado lateral 61 y un segundo lado lateral 62. Sin embargo, en la figura 5, un sistema deflector de flujo de viento complementario 100 está acoplado al exterior de la estructura de cubierta 50 para formar un conjunto de góndola 200.

[0038] En estas figuras, el viento fluye hacia el primer lado lateral 61. La dirección del viento está desalineada con respecto al eje longitudinal de la góndola. En la figura 4 (sin un sistema deflector de flujo de viento complementario), el flujo de viento se separa en el primer borde superior, lo que hace que las estelas de viento se ensanchen. A medida que se ensanchan las estelas, la presión del viento en el segundo lado lateral 62 disminuye y el arrastre aumenta. Por lo tanto, también aumenta una fuerza de arrastre que actúa sobre el primer lado lateral 61 y, en consecuencia, aumentan las cargas sobre la base de la torre.

[0039] Sin embargo, en la figura 5, el sistema deflector de flujo de viento complementario 100 que tiene un flujo de viento acoplado a la estructura de cubierta 50 guía el viento que fluye hacia la góndola. El sistema deflector de viento complementario puede reducir la separación del flujo de viento alrededor de la parte superior e inferior de la estructura de cubierta. Por tanto, la formación de estelas en el segundo lado lateral 62 puede reducirse o estrecharse. El estrechamiento de las estelas en el segundo lado lateral puede causar una reducción de la fuerza de arrastre que actúa sobre el primer lado lateral 61 en comparación con la góndola de la figura 4.

[0040] El sistema deflector de flujo de viento complementario 100 del conjunto de góndola 200 de la figura 5 comprende una pluralidad de dispositivos deflectores de flujo de viento 110. En particular, el sistema deflector de flujo de viento complementario 100 comprende cuatro dispositivos deflectores de flujo de viento 110. En otros ejemplos, el sistema deflector de flujo de viento complementario puede comprender dos dispositivos deflectores de flujo de viento. Por ejemplo, un dispositivo deflector de flujo de viento puede extenderse a lo largo del primer lado lateral y otro dispositivo deflector de flujo de viento puede extenderse a lo largo del segundo lado lateral.

[0041] En algunos ejemplos, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento de la pluralidad de dispositivos deflectores de flujo de viento pueden cubrir una porción de una primera porción de borde superior formada entre el lado superior y el primer lado lateral y/o una porción de una segunda región de borde superior formada entre el lado superior y el segundo lado lateral. En el ejemplo de la figura 5, cada uno de los dispositivos deflectores de flujo de viento cubre o protege una porción de uno de los bordes formados entre la parte superior y los lados laterales y entre la parte inferior y los lados laterales.

[0042] De forma alternativa o adicional, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento de la pluralidad de dispositivos deflectores de flujo de viento pueden cubrir o proteger una porción del primer lado lateral y/o del segundo lado lateral. En el ejemplo de la figura 5, los dispositivos deflectores de flujo de viento cubren una porción de los bordes formados entre los lados laterales y la parte superior y la parte inferior y cubren además una porción del primer y del segundo lado lateral. En algunos ejemplos, algunos dispositivos deflectores de flujo de viento pueden cubrir una porción de un borde y algunos dispositivos deflectores de flujo de viento pueden cubrir una porción de un lado lateral.

[0043] En algunos ejemplos, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento de la pluralidad de dispositivos deflectores de flujo de viento pueden cubrir una porción del lado superior. Por ejemplo, un dispositivo deflector de flujo de viento puede extenderse desde el primer lado lateral hasta el segundo lado lateral. Este dispositivo deflector de flujo de viento puede acoplarse al lado superior de la estructura de cubierta. En otros ejemplos, otro dispositivo deflector de flujo de viento puede cubrir y puede extenderse a lo largo de una porción del lado inferior desde el primer lado lateral hasta el segundo lado lateral. Este dispositivo deflector de flujo de viento que se extiende a lo largo de una porción del lado inferior puede acoplarse al lado inferior.

[0044] En esta figura, los dispositivos deflectores de flujo de viento comprenden una placa que se extiende desde un extremo proximal conectado a la estructura de cubierta hasta un extremo libre distal. En este ejemplo, la placa es sustancialmente plana; sin embargo, en otros ejemplos, la placa puede estar curvada. El extremo proximal puede estar conectado, por ejemplo, a los lados laterales o a los bordes. Por ejemplo, un extremo proximal de un dispositivo deflector de flujo de viento se puede conectar al primer lado lateral o al segundo lado lateral formando un ángulo agudo entre la placa y el lado lateral en el que está conectado el extremo proximal.

[0045] En otros ejemplos, un dispositivo deflector de flujo de viento puede ser un cuerpo alargado que se extiende desde el lado delantero hasta el lado trasero a lo largo de un lado lateral. El cuerpo alargado puede tener una conformación triangular en sección transversal o una conformación semielíptica en sección transversal.

[0046] En aún otros ejemplos, el sistema deflector de flujo de viento puede comprender un dispositivo deflector de flujo de viento que tiene un cuerpo y otro dispositivo deflector de flujo de viento que comprende una placa.

[0047] La figura 6 ilustra esquemáticamente un ejemplo de un conjunto de góndola de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación. El conjunto de góndola 200 tiene una región delantera a la que está acoplado un rotor de turbina eólica y comprende una góndola 4 y un sistema deflector de flujo de viento complementario 100.

[0048] La góndola de la figura 6 tiene una estructura de cubierta para alojar componentes de turbina eólica, por ejemplo, un convertidor eléctrico o una multiplicadora o un generador. La estructura de cubierta tiene una conformación sustancialmente cuboidal y comprende un lado delantero 51 dispuesto en la región delantera y un lado trasero opuesto al lado delantero (no mostrado en esta figura). La estructura de cubierta comprende además un primer 61 y un segundo lado lateral 62 que se extienden desde el lado delantero 51 hacia el lado trasero a lo largo de una dirección paralela al eje longitudinal, en el que el primer y el segundo lado lateral están dispuestos en lados opuestos de la estructura de cubierta. Además, la estructura de cubierta de la figura 6 comprende un lado superior 70 y un lado inferior 80 que se extienden desde el lado delantero 51 al lado trasero a lo largo de una dirección paralela al eje longitudinal y desde el primer 61 al segundo lado lateral 62 en una dirección paralela a un eje transversal, en el que el eje transversal es perpendicular al eje longitudinal.

[0049] En la figura 6, la estructura de cubierta comprende además un primer 71 y un segundo borde superior 72 formados, respectivamente, entre el lado superior 70 y el primer 61 y el segundo lado lateral 62; y un primer 81 y un segundo borde inferior 82 formados, respectivamente, entre el lado inferior 80 y el primer 61 y el segundo lado lateral 62.

[0050] El sistema deflector de flujo de viento complementario 100 de esta figura comprende dispositivos deflectores de flujo de viento que se extienden a lo largo del eje longitudinal (perpendicular al papel). En este ejemplo, los dispositivos deflectores de flujo de viento están acoplados al exterior de la estructura de cubierta para cubrir, al menos parcialmente, una porción del primer 61 y del segundo lado lateral 62. En consecuencia, el arrastre puede reducirse cuando uno de los lados laterales está experimentando un flujo de viento.

[0051] En la figura 6, los dispositivos deflectores de flujo de viento comprenden una placa que se extiende desde un extremo proximal 111 acoplado a la estructura de cubierta hasta un extremo libre distal 112 (en aras de la claridad, solo se indica en los dispositivos deflectores de flujo de viento asociados al segundo lado lateral 62).

[0052] El sistema deflector de flujo de viento complementario 100 de esta figura comprende un primer dispositivo deflector de flujo de viento superior 171 que tiene el extremo proximal 111 acoplado a la primera porción de borde superior 71, un segundo dispositivo deflector de flujo de viento superior 172 que tiene el extremo proximal 111 acoplado al segundo borde superior 72, un primer dispositivo deflector de flujo de viento inferior 181 que tiene el extremo proximal 111 acoplado al primer borde inferior 81; y un segundo dispositivo deflector de flujo de viento inferior 182 que tiene el extremo proximal 111 acoplado al segundo borde inferior 82.

[0053] En la figura 6, los dispositivos deflectores de flujo de viento 171 y 181 forman un ángulo agudo con el primer lado lateral 61 y los dispositivos deflectores de flujo de viento 172 y 182 forman un ángulo agudo con el segundo lado lateral 62.

[0054] En esta figura, los dispositivos deflectores de flujo de viento están curvados. Por lo tanto, se puede aumentar la reducción de la fuerza de arrastre. Los dispositivos deflectores de flujo de viento curvos también pueden permitir aumentar el intervalo de ángulos de flujo ascendente, es decir, los ángulos de ataque del viento que viene desde abajo, de modo que la fuerza de arrastre puede reducirse adicionalmente en algunas direcciones del viento en comparación con las góndolas sin un sistema deflector de flujo de viento complementario. En este ejemplo, los extremos libres distales 112 de los dispositivos deflectores de flujo de aire que cubren un lado lateral están enfrentados entre sí y los extremos proximales son tangenciales a una porción de los bordes.

[0055] En otros ejemplos, el conjunto de góndola puede comprender dispositivos deflectores de flujo de viento acoplados al primero y a los lados laterales a través del extremo proximal de la placa. En algunos ejemplos, estas placas pueden formar un ángulo agudo entre la placa y el lado lateral al que está acoplado el extremo proximal.

[0056] En otros ejemplos, un extremo proximal de un dispositivo deflector de flujo de viento se puede acoplar al lado superior o al lado inferior.

[0057] Similar al conjunto de góndola representado en la figura 6, la figura 7 ilustra esquemáticamente otro ejemplo de un conjunto de góndola de acuerdo con un ejemplo de la presente divulgación. Sin embargo, en la figura 7, los extremos libres distales 112 de los dispositivos deflectores de flujo de viento están orientados hacia los lados laterales. Los extremos libres distales 112 de los dispositivos deflectores de flujo de viento 172 y 182 están orientados hacia el segundo lado lateral 62, y los extremos libres distales 112 de los dispositivos deflectores de flujo de viento 171 están orientados hacia el primer lado lateral 61. Los dispositivos deflectores de flujo de viento se extienden hacia afuera desde los extremos proximales y hacia adentro en los extremos libres distales, de modo que los extremos libres distales estén apuntando o estén orientados hacia los lados laterales.

[0058] Las figuras 8-11 muestran varios ejemplos de dispositivos deflectores de flujo de viento de acuerdo con la presente divulgación.

[0059] Los dispositivos deflectores de flujo de viento 110 de las figuras 8 y 9 comprenden una placa 113 y una estructura de soporte 120 que conecta la placa a la estructura de cubierta. En la figura 8, las placas 113 están curvadas y cubren sustancialmente los bordes formados entre la parte superior y los lados laterales y la parte inferior y los lados laterales. Las placas 113 de la figura 9 son sustancialmente planas y protegen una porción de los lados laterales. La placa 113 dispuesta en el primer lado lateral puede guiar el flujo de viento hacia la parte superior y el lado inferior más corriente arriba que el primer lado lateral de la estructura de cubierta. La placa 113 dispuesta en el segundo lado lateral puede capturar vórtices de estela. En estas figuras, la estructura de soporte 120 puede estar conectada a los bordes y/o a los lados laterales. En otros ejemplos, la estructura de soporte puede estar acoplada a la parte superior y al lado inferior de la estructura de cubierta. Las placas de estos ejemplos pueden guiar el viento que fluye de un lado lateral al otro lado lateral para proporcionar una transición más suave del lado lateral a los lados superior e inferior, para reducir el arrastre, que en una góndola sin un sistema deflector de flujo de viento complementario.

[0060] Los dispositivos deflectores de flujo de viento 110 de la figura 10 son similares a los ilustrados en la figura 6. Sin embargo, los dispositivos deflectores de viento de la figura 10 comprenden una estructura de refuerzo. La estructura de refuerzo puede mantener una conformación predeterminada del dispositivo deflector de flujo de viento sometido a altas velocidades del viento. La estructura de refuerzo puede así evitar una desviación excesiva del dispositivo deflector de viento. En la figura 10, la estructura de refuerzo comprende una riostra130 que conecta el lado lateral y la placa 113. En algunos ejemplos, la longitud de la riostra puede ser variable para modificar la conformación aerodinámica del dispositivo deflector de viento, por ejemplo, la riostra puede ser una barra telescópica. De forma adicional o alternativa, la estructura de refuerzo puede comprender una nervadura que se extiende desde el extremo proximal 111 hasta el extremo libre distal 112.

[0061] Otros ejemplos de dispositivos deflectores de flujo de viento de acuerdo con la presente divulgación también pueden comprender una estructura de refuerzo.

[0062] En lugar de dispositivos deflectores de flujo de viento que tienen una placa, los dispositivos deflectores de flujo de viento de la figura 11 comprenden un cuerpo que tiene una superficie de guiado 141 para guiar el flujo de viento y una superficie de acoplamiento 142 para conectar el cuerpo a la estructura de cubierta de la góndola. En este ejemplo, el cuerpo tiene una conformación sustancialmente triangular en sección transversal; sin embargo, en otros ejemplos, el cuerpo puede tener una conformación sustancialmente semielíptica en sección transversal. Por tanto, en estos ejemplos, la superficie de guiado puede estar curvada. En algunos ejemplos, la superficie de acoplamiento puede unirse a una porción de un lado lateral. En algunos ejemplos, la superficie de acoplamiento puede unirse a una porción de los lados superior o inferior o a una porción de los bordes.

[0063] Los dispositivos deflectores de flujo de viento de acuerdo con cualquiera de los ejemplos descritos en el presente documento pueden estar hechos de un material flexible. La conformación del dispositivo deflector de flujo de viento puede adaptarse así a la presión ejercida por el viento sobre el dispositivo deflector de flujo de viento. La rigidez del material y del dispositivo puede elegirse de modo que se deforme de la manera deseada con el aumento de la presión del viento. En algunos ejemplos, un dispositivo deflector de flujo de viento puede estar hecho de aluminio, materiales compuestos o caucho. En algunos ejemplos, un dispositivo deflector de flujo de viento puede ser inflable.

[0064] Un sistema deflector de flujo de viento complementario de acuerdo con cualquiera de los ejemplos divulgados en el presente documento puede acoplarse al exterior de la estructura de cubierta mediante su pegado o fijación o una combinación de los mismos. Por ejemplo, un extremo proximal de un dispositivo deflector de flujo de viento se puede atornillar a la estructura de cubierta. En otros ejemplos, los dispositivos de flujo de viento se pueden acoplar a la estructura de cubierta mediante fuerzas magnéticas. En otros ejemplos, un dispositivo deflector de flujo de viento en forma de cuerpo puede comprender una superficie de acoplamiento pegada a una porción de la estructura de cubierta. Por tanto, los dispositivos deflectores de flujo de viento pueden acoplarse fácilmente a la estructura de cubierta en un emplazamiento de montaje, por ejemplo, antes de elevar la góndola o incluso después de conectar la góndola a la torre.

[0065] En algunos ejemplos, un sistema deflector de flujo de viento puede estar conectado de manera articulada a la estructura de cubierta. Por ejemplo, un extremo proximal de una placa puede estar conectado a través de una bisagra a un lado lateral o a un borde de la estructura de cubierta. De este modo se puede modificar el ángulo de la placa con respecto a los lados laterales. La conformación de la placa se puede adaptar a la velocidad del viento esperada en un emplazamiento específico. Por tanto, el coeficiente de arrastre del dispositivo deflector de flujo de viento puede modificarse dependiendo de las circunstancias para reducir el arrastre.

[0066] En algunos ejemplos, la placa puede moverse desde una posición de reposo hasta una posición desplegada. La placa puede estar en una posición de reposo cuando la placa no modifica sustancialmente la resistencia aerodinámica de la góndola, por ejemplo, cuando la placa es sustancialmente paralela a los lados laterales. La placa puede estar en una posición de reposo cuando la góndola no está sometida a vientos de alta velocidad y, por lo tanto, la góndola está alineada en la dirección del viento. La placa puede estar en una posición desplegada cuando la placa está modificando sustancialmente la resistencia aerodinámica de la góndola cuando la dirección del viento está desalineada con respecto al eje longitudinal de la góndola y se producen un evento de fallo del sistema de orientación. En consecuencia, el arrastre puede modificarse, es decir, desplegarse, cuando la velocidad del viento que experimenta la góndola cuando está desalineada es superior a un valor predeterminado. En consecuencia, la aerodinámica de la góndola cuando la turbina eólica está operando con normalidad no puede verse afectada negativamente.

[0067] En algunos ejemplos, la placa puede moverse de forma pasiva desde una posición de reposo hasta una posición desplegada. En estos ejemplos, el viento aplicado sobre el dispositivo deflector de flujo de viento puede modificar su conformación o hacer que el despliegue reduzca la resistencia ofrecida contra el viento. Esto puede ayudar a reducir las cargas que actúan sobre la turbina eólica en, por ejemplo, eventos de pérdida de red cuando el suministro eléctrico a los componentes dentro de la góndola puede perderse (temporalmente).

[0068] En algunos ejemplos, un dispositivo deflector de flujo de viento puede comprender un accionador para mover la placa desde la posición de reposo hasta la posición desplegada.

[0069] En algunos ejemplos, el accionador puede comprender un electroimán para retener la placa en la posición de reposo y permitir que la placa se mueva hasta la posición desplegada cuando se corta la corriente. En consecuencia, la placa puede desplegarse cuando no se alimenta el electroimán. Por lo tanto, la placa puede desplegarse (automáticamente) en un evento de pérdida de red.

[0070] En otros ejemplos, el accionador puede comprender una barra telescópica que se extiende desde una posición de reposo hasta una posición desplegada. De este modo puede controlarse el ángulo entre un dispositivo deflector de flujo de viento y un lado lateral. En consecuencia, el coeficiente de arrastre puede ajustarse dependiendo, por ejemplo, de la velocidad del viento.

[0071] En algunos ejemplos, el accionador puede alimentarse mediante un sistema de almacenamiento de potencia. El sistema de almacenamiento de potencia puede comprender una batería y/o un condensador. Una batería almacena su energía potencial en forma química y la energía potencial en un condensador se almacena en un campo eléctrico. El condensador puede ser un ultracondensador. Un ultracondensador también puede denominarse supercondensador o condensador de doble capa. Un ultracondensador se diferencia, en general, de un condensador ordinario en que tiene una capacidad y densidad de energía mucho más altas, mientras que al mismo tiempo tiene una densidad de potencia más alta.

[0072] En algunos ejemplos, el sistema de almacenamiento de potencia para activar el accionador para mover el dispositivo deflector de flujo de viento puede ser un sistema de almacenamiento de potencia dedicado. En algunos ejemplos, el accionador puede usar potencia almacenada en sistemas de almacenamiento de potencia que actúan como fuente de energía de respaldo para otros componentes de turbina eólica. Por ejemplo, se puede usar un sistema de potencia de respaldo para alimentar temporalmente un sistema de pitch para activar el accionador. El sistema de potencia de respaldo puede comprender una batería y/o ultracondensadores para alimentar el sistema de pitch. La potencia requerida para activar el accionador es menor que la potencia requerida para rotar la góndola con el sistema de orientación.

[0073] En esta divulgación, una longitud de la góndola y una longitud de un dispositivo deflector de flujo de viento se extienden sustancialmente paralelas al eje longitudinal de la góndola. En algunos ejemplos, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento pueden tener una longitud sustancialmente similar a la longitud de la góndola, es decir, el uno o más deflectores de flujo de viento se extienden completamente desde el lado delantero hasta el lado trasero de la estructura de cubierta. Por ejemplo, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento pueden tener una longitud de 6 metros (236,22 pulgadas) para una góndola que tenga una longitud de 6 metros (236,22 pulgadas). En algunos ejemplos, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento pueden tener una longitud de entre 4 metros (157,48 pulgadas) y 10 metros (393,70 pulgadas).

[0074] En otros ejemplos, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento pueden tener una longitud de entre el 25 % y el 75 % de la longitud de la estructura de cubierta. Por ejemplo, uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento pueden tener una longitud de entre 1 metro (39,37 pulgadas) y 7,5 metros (295,28 pulgadas).

[0075] En algunos ejemplos, se pueden disponer varios dispositivos deflectores de flujo de viento en una sola fila paralela al eje longitudinal. Por ejemplo, se pueden disponer dos deflectores de flujo de viento en una sola fila. La longitud de estos dos deflectores de flujo de viento puede ser, por ejemplo, entre el 25 % y el 50 % de la longitud total de la estructura de cubierta.

[0076] En aquellos ejemplos en los que varios dispositivos deflectores de flujo de viento están dispuestos en una sola fila paralela al eje longitudinal, los dispositivos deflectores de flujo de viento pueden estar espaciados o dispuestos de forma continua. Por ejemplo, varios dispositivos deflectores de flujo de viento se pueden disponer adyacentes entre sí, es decir, un borde de un dispositivo deflector de flujo de viento puede estar en contacto con un borde del dispositivo deflector de flujo de viento adyacente. De forma alternativa, se puede disponer un espacio entre dos dispositivos deflectores de flujo de viento vecinos.

[0077] En esta divulgación, la altura de una estructura de cubierta se refiere a la distancia entre el lado superior y el lado inferior de la estructura de cubierta. La anchura de un dispositivo deflector de flujo de viento es una distancia entre un extremo proximal y un extremo libre distal. En algunos ejemplos, la anchura de uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento puede estar entre el 15 % y el 70 % de la altura de la estructura de cubierta. Por ejemplo, la anchura de uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento puede estar entre 0,50 metros (19,68 pulgadas) y 4 metros (157,48 pulgadas).

[0078] En algunos ejemplos, la anchura puede variar a lo largo de los lados laterales de la estructura de cubierta. Por ejemplo, los bordes del dispositivo deflector de flujo de viento cerca de la parte trasera y/o del lado delantero de la estructura cóncava pueden tener una anchura menor que la anchura en una porción central del dispositivo deflector de flujo de viento. Por tanto, el dispositivo deflector de flujo de viento puede tener una conformación sustancialmente redondeada con una anchura mayor en una porción central y una anchura menor en porciones cercanas a los lados trasero y delantero de la estructura de cubierta.

[0079] En otro aspecto, se proporciona una turbina eólica que comprende un conjunto de góndola de acuerdo con cualquiera de los ejemplos divulgados en el presente documento. La turbina eólica comprende una torre, en la que se monta la góndola, un sistema de orientación que conecta de forma rotatoria el conjunto de góndola a la torre y un rotor que incluye un buje de rotor y al menos una pala de rotor, estando dispuesto el rotor en el lado delantero del conjunto de góndola.

[0080] La figura 12 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de acuerdo con la presente divulgación de un procedimiento para reducir cargas durante un evento de fallo de sistema de orientación. Un evento de fallo de sistema de orientación puede comprender un fallo en una o varias unidades de orientación y/o una pérdida de red. La turbina eólica puede comprender un conjunto de góndola que tiene un sistema deflector de flujo de viento complementario configurado para moverse desde una posición de reposo a una posición desplegada de acuerdo con cualquiera de los ejemplos descritos en el presente documento.

[0081] En el bloque 310 se representa la detección de un evento de fallo de sistema de orientación. En aquellos ejemplos en los que el fallo del sistema de orientación es un fallo de la unidad de orientación, el evento de fallo de sistema de orientación puede ser detectado por un sensor acoplado a un controlador de turbina eólica. En esos ejemplos, en los que el fallo de sistema de orientación es un evento de fallo de potencia del sistema de orientación, es decir, un evento en el que no se suministra potencia, o no se suministra la suficiente potencia, al sistema de orientación para que la góndola rote para seguir la dirección predominante del viento, el evento de fallo de sistema de orientación puede detectarse directamente ya que no se suministra potencia al sistema de orientación.

[0082] En algunos ejemplos, el procedimiento puede incluir obtener una dirección del viento y/o una velocidad del viento. Obtener una velocidad del viento puede comprender determinar la velocidad del viento a partir de al menos uno de un ángulo de pitch, una salida de potencia eléctrica, una velocidad de rotación del rotor de la turbina eólica. Un controlador de turbina eólica puede usar estos parámetros operativos para determinar la velocidad del viento. De forma alternativa o adicional, la velocidad del viento puede medirse directamente por un sensor de viento o por sensores de presión diferencial dispuestos en la góndola. En eventos de pérdida de red, estos sensores pueden autoalimentarse y se puede usar un sistema de potencia de respaldo para alimentar el controlador de turbina eólica para determinar la velocidad del viento.

[0083] Obtener una dirección del viento puede comprender determinar la dirección del viento obteniendo cargas de los sensores de pala y usando el controlador de turbina eólica para determinar la dirección del viento. En algunos ejemplos, la dirección del viento puede medirse directamente mediante un sensor de viento. En eventos de pérdida de red, los sensores pueden autoalimentarse y se puede usar un sistema de potencia de respaldo para alimentar el controlador de turbina eólica.

[0084] Por ejemplo, un anemómetro puede proporcionar la dirección y la velocidad del viento en la turbina eólica.

[0085] En el bloque 320 se representa la activación de uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento acoplados al exterior de una estructura de cubierta del conjunto de góndola moviendo los dispositivos deflectores de flujo de viento hasta una posición desplegada cuando se detecta un evento de fallo de sistema de orientación.

[0086] En algunos ejemplos, mover el dispositivo deflector de flujo de viento hasta una posición desplegada también puede tener en cuenta la velocidad y la dirección del viento. De esta forma, el dispositivo deflector de flujo de viento se puede mover a una posición desplegada cuando se determina una velocidad del viento superior a una velocidad de viento predeterminada y cuando la dirección del viento está desalineada con respecto al eje longitudinal y cuando se determina un evento de fallo de sistema de orientación. En consecuencia, el dispositivo deflector de flujo de viento no se despliega cuando la góndola no está desalineada o cuando la velocidad del viento es baja.

[0087] De forma alternativa o adicional, el procedimiento puede comprender determinar la duración del evento de fallo del sistema de orientación. Mover los dispositivos deflectores de flujo de viento hasta una posición desplegada puede tener en cuenta la duración del evento de fallo de sistema de orientación. Por ejemplo, los dispositivos deflectores de flujo de viento solo se pueden mover hasta una posición desplegada cuando la duración del evento de fallo de sistema de orientación es más larga que una duración predeterminada. De acuerdo con este aspecto, los eventos cortos de fallo de sistema de orientación no despliegan los dispositivos deflectores de flujo de viento. Este puede ser el caso, por ejemplo, en eventos cortos de pérdida de red.

[0088] Durante un evento de fallo de sistema de orientación, la dirección del viento puede cambiar y, por lo tanto, la góndola puede desalinearse. Puesto que la góndola no se puede rotar para seguir los cambios en la dirección del viento, los dispositivos deflectores de flujo de viento activados pueden reducir el arrastre de la góndola para reducir las cargas que actúan sobre la turbina eólica.

[0089] La figura 13 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de acuerdo con la presente divulgación de un procedimiento para reducir cargas en una turbina eólica durante un evento de pérdida de red. La turbina eólica puede comprender un conjunto de góndola que tiene uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento configurados para moverse desde una posición de reposo a una posición desplegada de acuerdo con cualquiera de los ejemplos descritos en el presente documento.

[0090] En el bloque 410, se representa la detección de un evento de pérdida de red. Un evento de pérdida de red puede detectarse directamente en, por ejemplo, el transformador, el convertidor o el generador cuando no se les suministra potencia. Un sensor autoalimentado puede detectar un aumento de cargas y un controlador de turbina eólica que tenga un sistema de almacenamiento de energía puede determinar que hay un evento de pérdida de red.

[0091] En el bloque 420, se representa la determinación de si la góndola está desalineada con respecto a la dirección del viento. En algunos ejemplos, esto puede incluir obtener una dirección del viento. Obtener una dirección del viento puede comprender determinar la dirección del viento obteniendo cargas de las palas con sensores autoalimentados y usando el controlador de turbina eólica con un sistema de potencia de respaldo para determinar la dirección del viento. En algunos ejemplos, la dirección del viento puede medirse directamente mediante un sensor de viento.

[0092] En el bloque 430 se representa la determinación de si la velocidad del viento es mayor que una velocidad del viento predeterminada. Un controlador de turbina eólica puede comparar una velocidad del viento con una velocidad del viento predeterminada. En algunos ejemplos, determinar si la velocidad del viento es mayor que una velocidad del viento predeterminada puede comprender obtener una velocidad del viento. En algunos ejemplos, la dirección del viento puede medirse directamente mediante un sensor de viento. La velocidad del viento puede medirse directamente mediante un sensor de viento autoalimentado o mediante sensores de presión diferencial dispuestos en la góndola. Estos sensores pueden autoalimentarse y se puede usar un sistema de potencia de respaldo para alimentar el controlador de turbina eólica para determinar si la velocidad del viento es mayor que la velocidad del viento predeterminada.

[0093] En el bloque 440 se representa la activación del uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento moviendo los dispositivos deflectores de flujo de viento desde una posición de reposo hasta una posición desplegada cuando se detecta un evento de pérdida de red, una velocidad del viento que es mayor que una velocidad del viento predeterminada y que la góndola está desalineada con respecto a la dirección del viento. Se puede activar un accionador cuando se detecta el evento de pérdida de red en combinación con una desalineación de la góndola y altas velocidades del viento. El accionador puede alimentarse por un sistema de almacenamiento de potencia, por ejemplo una batería o almacenamiento de gas a alta presión que permita que el accionador mueva los dispositivos deflectores de flujo de viento desde una posición de reposo hasta una posición desplegada durante un evento de pérdida de red.

[0094] En algunos ejemplos, el sistema de almacenamiento de potencia puede comprender una batería y/o un ultracondensador. El sistema de almacenamiento de potencia puede ser un sistema de potencia de respaldo para alimentar temporalmente un componente de turbina eólica. Por ejemplo, el accionador puede activarse por un sistema de potencia de respaldo de un sistema de pitch. El sistema de potencia de respaldo de un sistema de pitch puede comprender una batería y/o un ultracondensador. En algunos ejemplos, el accionador puede ser activado por un sistema de almacenamiento de potencia dedicado.

[0095] En algunos ejemplos, el accionador puede comprender un electroimán que retiene una placa de un dispositivo deflector de flujo de viento en una posición de reposo. Durante un evento de pérdida de red, no se suministra potencia a este electroimán y, por lo tanto, la placa puede desplegarse (automáticamente).

[0096] De este modo, se puede evitar el despliegue de los dispositivos deflectores de flujo de viento cuando la dirección del viento y el eje longitudinal de la góndola están alineados o a bajas velocidades del viento.

[0097] Durante un evento de pérdida de red, la dirección del viento puede cambiar y, por lo tanto, la góndola puede desalinearse. Puesto que la góndola no se puede rotar para seguir los cambios en la dirección del viento, los dispositivos deflectores de flujo de viento activados pueden reducir el arrastre de la góndola para reducir las cargas que actúan sobre la turbina eólica.

[0098] En algunos ejemplos, el procedimiento 400 puede comprender determinar la duración del evento de pérdida de red. Por tanto, el despliegue de los dispositivos deflectores de flujo de viento también puede tener en cuenta la duración de los eventos de pérdida de red. Por ejemplo, los dispositivos deflectores de flujo de viento pueden moverse desde una posición de reposo a una posición desplegada solo cuando la duración del evento de pérdida de red es más larga que una duración predeterminada. De acuerdo con este aspecto, los eventos cortos de pérdida de red no despliegan los dispositivos deflectores de flujo de viento. Uno o más electroimanes pueden retener los dispositivos deflectores de flujo de viento en una posición de reposo cuando se les suministra potencia. Cuando no se suministra potencia a los electroimanes, los dispositivos deflectores de flujo de viento pueden desplegarse. Un sistema de almacenamiento de energía puede seguir alimentando los electroimanes durante un período de tiempo en caso de pérdida de red. Sin embargo, si este período de tiempo es más corto que la duración del evento de pérdida de red, no se suministra más potencia a los electroimanes. Entonces, se puede permitir que los dispositivos deflectores de flujo de viento se muevan desde una posición de reposo hasta una posición desplegada.

[0099] En algunos ejemplos, un sistema de almacenamiento de potencia o energía puede activar el accionador después de un período de tiempo predeterminado para evitar que el dispositivo deflector de flujo de viento se mueva en eventos cortos de pérdida de red.

[0100] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluidos los modos de realización preferentes, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, lo que incluye la fabricación y el uso de cualquier dispositivo o sistema y la realización de cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones y puede incluir otros ejemplos concebidos por los expertos en la técnica. Dichos otros ejemplos estarán dentro del alcance de las reivindicaciones si tienen elementos estructurales que no difieran del lenguaje literal de las reivindicaciones o si incluyen elementos estructurales equivalentes con diferencias insustanciales del lenguaje literal de las reivindicaciones. Aspectos de los diversos modos de realización descritos, así como otros equivalentes conocidos para cada uno de dichos aspectos, pueden mezclarse y equipararse por un experto en la técnica para construir modos de realización y técnicas adicionales de acuerdo con los principios de esta solicitud. Si los signos de referencia relacionados con los dibujos están colocados entre paréntesis en una reivindicación, son exclusivamente para intentar incrementar la inteligibilidad de la reivindicación y no se interpretarán como limitantes del alcance de la reivindicación.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un conjunto de góndola (200) para una turbina eólica, estando conectado el conjunto de góndola (200) a la torre de turbina eólica a través de un sistema de orientación y teniendo una región delantera (13) acoplada a un rotor (5) que comprende un buje de rotor (6) y al menos una pala de rotor (7), comprendiendo el conjunto de góndola (200):

una góndola (4) que tiene una estructura de cubierta (50) para encerrar componentes de turbina eólica, comprendiendo la estructura de cubierta (50) un lado delantero (51) dispuesto en la región delantera (13); un lado trasero (52) opuesto al lado delantero (51); un primer (61) y un segundo lado lateral (62); y un lado superior (70) y un lado inferior (80);

extendiéndose la estructura de cubierta desde el lado delantero (51) hasta el lado trasero (52) a lo largo de un eje longitudinal (31); y

comprendiendo además el conjunto de góndola:

un sistema deflector de flujo de viento complementario (100) acoplado al exterior de la estructura de cubierta (50) para guiar el viento que fluye hacia la góndola (4) para reducir el arrastre de la góndola (4) cuando la dirección del viento está desalineada con respecto al eje longitudinal (31) en un evento de fallo de sistema de orientación.

2. El conjunto de góndola (200) según la reivindicación 1, en el que el evento de fallo de sistema de orientación comprende un evento de pérdida de red.

3. El conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, en el que el sistema deflector de flujo de viento complementario (100) comprende una pluralidad de dispositivos deflectores de flujo de viento (110).

4. El conjunto de góndola (200) según la reivindicación 3, en el que uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento (110, 171,172, 181,182) cubren una porción de una primera región de borde superior (71) formada entre el lado superior (70) y el primer lado lateral (61) y/o una porción de una segunda región de borde superior (72) formada entre el lado superior (70) y el segundo lado lateral (62).

5. El conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 3-4, en el que uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento (110, 171, 172, 181, 182) cubren una porción del primer lado lateral (61) y/o del segundo lado lateral (62).

6. El conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 3-5, en el que uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento (110, 171, 172, 181, 182) comprenden una placa (113) que se extiende desde un extremo proximal (111) conectado a la estructura de cubierta (50) hasta un extremo libre distal (112).

7. El conjunto de góndola (200) según la reivindicación 6, en el que el extremo proximal (111) está conectado a un lado lateral (61, 62) del primer (61) y segundo lado lateral (62) formando un ángulo agudo entre la placa (113) y el lado lateral (61,62).

8. El conjunto de góndola (200) según la reivindicación 6, en el que el extremo proximal (111) está conectado a la estructura de cubierta (50) en una región de borde superior (71, 72) formada entre el lado superior (70) y un lado lateral (61, 62) del primer (61) y segundo lado lateral (62) formando un ángulo agudo entre la placa (113) y el lado lateral (61,62).

9. El conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 6-8, en el que la placa (113) está conectada de forma articulada a la estructura de cubierta (50).

10. El conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 6-9, en el que la placa (113) está curvada.

11. El conjunto de góndola (200) según la reivindicación 10, en el que el extremo libre distal (112) de la placa (113) está orientado hacia la estructura de cubierta (50).

12. El conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 3-11, en el que uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento (110, 171, 172, 181, 182) comprenden una estructura de refuerzo, específicamente una riostra (130) conectada a la estructura de cubierta (50).

13. El conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1 -12, en el que el sistema deflector de flujo de viento complementario (100) está configurado para moverse desde una posición de reposo hasta una posición desplegada.

14. Una turbina eólica (1), que comprende:

una torre (2);

un conjunto de góndola (200) según cualquiera de las reivindicaciones 1-13 montado en la torre (2); un sistema de orientación (20) que conecta de forma rotatoria el conjunto de góndola (200) a la torre (2), y

un rotor (5) que incluye un buje de rotor (6) y al menos una pala de rotor (7), el rotor (5) estando dispuesto en la región delantera (13) del conjunto de góndola (200).

15. Un procedimiento (300) para reducir cargas en una turbina eólica que comprende un conjunto de góndola durante un evento de fallo de sistema de orientación, comprendiendo el procedimiento (300):

detectar (310) un evento de fallo de sistema de orientación;

activar uno o más dispositivos deflectores de flujo de viento acoplados al exterior de una estructura de cubierta del conjunto de góndola moviendo (320) los dispositivos deflectores de flujo de viento hasta una posición desplegada cuando se detecta un evento de fallo de sistema de orientación.