ES2898777T3

ES2898777T3 - Pala de turbina eólica con segmento truncado y procedimiento relacionado

Info

Publication number: ES2898777T3
Application number: ES17737820T
Authority: ES
Inventors: David Roberts; Michael Wenani Nielsen
Original assignee: LM Wind Power International Technology II APS
Current assignee: LM Wind Power AS
Priority date: 2016-07-19
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: CA3031137A1; BR112019001105A2; US20210372365A1; PL3488100T3; EP3488100A1; CN109790817A; EP3488100B1; MA45707A; US11486348B2; CN109790817B; WO2018015250A1

Abstract

Una pala de turbina eólica (10) que se extiende desde un extremo de raíz (16) hasta un extremo de punta (14) a lo largo de un eje longitudinal y que comprende una región de raíz (30), una región de transición (32) y una región de perfil alar (34), comprendiendo la pala de turbina eólica - un contorno perfilado con un borde de ataque (18) y un borde de salida (20) y una cuerda (60) que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida; - una concha de pala con una primera parte de concha de pala (110) con un lado de presión y una segunda parte de concha de pala (112) con un lado de succión, la primera y la segunda parte de concha de pala se extienden desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta y se unen a lo largo de una junta de encolado (114) del borde de salida; - una primera tapa de larguero integrado en la primera parte de concha de pala; - una segunda tapa de larguero integrado en la segunda parte de concha de pala; y - una o más almas a cortante conectadas entre la primera tapa de larguero y la segunda tapa de larguero, en el que una de la primera parte de la concha de pala y la segunda parte de la concha de pala comprende un núcleo de concha (120) dispuesto entre un laminado interior (122) y un laminado exterior (124), caracterizado porque el núcleo de concha comprende una curva (126) que tiene un ángulo de curvatura de al menos 60 grados entre una primera parte (130) del núcleo de concha y una segunda parte (132) del núcleo de concha.

Description

DESCRIPCIÓN

Pala de turbina eólica con segmento truncado y procedimiento relacionado

Campo técnico

[0001] La presente divulgación pertenece al campo de fabricación de palas de turbina eólica. En particular, la presente divulgación se refiere a una pala de turbina eólica y/o un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica.

Antecedentes

[0002] Las palas de turbinas eólicas de polímero reforzado con fibra y, en particular, las conchas aerodinámicas de las palas de turbinas eólicas se fabrican normalmente en moldes, donde el lado de presión y el lado de succión de la pala se fabrican por separado posicionando esteras de fibra de vidrio y/u otro material de refuerzo de fibra, tal como fibra de carbono, en cada una de las dos partes del molde. A continuación, las dos mitades se encolan entre sí, a menudo por medio de partes de brida internas. Se aplica cola a la cara interior de la mitad inferior de la pala antes de hacer descender la mitad superior de la pala sobre la misma. Adicionalmente, a menudo se fijan uno o dos perfiles de refuerzo (vigas) a la parte interior de la mitad inferior de la pala antes de encolarla a la mitad superior de la pala.

[0003] Las partes de la concha aerodinámica se fabrican típicamente mediante el uso de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM), donde se disponen una pluralidad de esteras de fibra sobre las partes de un molde rígido y posiblemente también un material de núcleo para proporcionar partes que tengan una estructura de sándwich. Cuando se han apilado y superpuesto las esteras de fibra para formar la forma final de la parte de concha de pala de turbina eólica, se coloca una bolsa de vacío flexible sobre las esteras de fibra y se sella contra la parte rígida del molde, formando así una cavidad de molde que contiene las esteras de fibra. Las entradas de resina y las salidas de vacío están conectadas a la cavidad del molde. Primero, la cavidad del molde se evacua a través de las salidas de vacío para formar una depresión en la cavidad del molde, tras lo cual se proporciona un suministro de resina líquida a través de las entradas de resina. La resina se ve forzada a entrar en la cavidad del molde debido a la diferencia de presión e impregna el material de fibra de las esteras de fibra. Cuando el material de fibra se ha impregnado por completo, la resina se cura para formar la estructura compuesta final, es decir, la parte de concha de pala.

[0004] Se conocen en la técnica las palas de turbina eólica que comprenden una sección truncada y se ha demostrado que contribuyen a aumentar la AEP y que son más fáciles de transportar. Sin embargo, incorporar secciones truncadas en las palas de las turbinas eólicas ha demostrado ser una tarea compleja.

[0005] El documento WO 2008/086805 A2 describe una pala reforzada para una turbina eólica que comprende una concha que tiene una sección con un perfil alar y al menos un piso de refuerzo interno conectado dentro de la concha y que se extiende sustancialmente a lo largo de la cuerda del perfil para aumentar la resistencia de la pala y evitar o reducir las deformaciones de la superficie de la pala causadas por cargas en la estructura de la pala en el sentido del eje entre el borde de ataque y el borde de salida de la estructura de pala (“edgewise”) y en el sentido perpendicular al eje entre el borde de ataque y el borde de salida de la estructura de pala (“flapwise”).

[0006] El documento KR101520898 B1 se refiere a un procedimiento de fabricación de una pala de perfil alar con forma de borde de salida truncado que comprende un primer paso de formar respectivamente un miembro superior y un miembro inferior; un segundo paso de separar una parte del espacio en el que el miembro superior y el miembro inferior están conectados al buje, el perfil alar formado aparte a una distancia predeterminada con una porción de raíz, y una parte de conversión colocada entre la porción de perfil alar y la porción de raíz; un tercer paso de formar cada porción roma dividida por una primera porción doblada en la primera porción doblada, y un miembro superior doblando una porción de borde de salida del miembro superior.

Breve explicación de la invención

[0007] En consecuencia, existe la necesidad de sistemas y procedimientos que mejoren la calidad de las palas de turbinas eólicas con secciones de perfil truncadas (o al menos que reduzcan el riesgo de que se produzcan errores).

[0008] En consecuencia, se proporciona una pala de turbina eólica que se extiende desde un extremo de raíz hasta un extremo de punta a lo largo de un eje longitudinal y que comprende una región de raíz, una región de transición y una región de perfil alar, comprendiendo la pala de turbina eólica un contorno perfilado con un borde de ataque y un borde de salida y una cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida; una concha de pala con una primera parte de concha de pala con un lado de presión y una segunda parte de concha de pala con un lado de succión, extendiéndose la primera y la segunda partes de concha de pala desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta y unidas a lo largo de una junta de encolado del borde de salida; una primera tapa de larguero (“spar cap”) integrado en la primera parte de concha de pala; una segunda tapa de larguero integrado en la segunda parte de concha de pala; y una o más almas a cortante (“shear webs”) conectadas entre la primera tapa de larguero y la segunda tapa de larguero. Una o ambas de la primera parte de concha de pala y la segunda parte de concha de pala comprenden un núcleo de concha dispuesto entre un laminado interior y un laminado exterior, en el que el núcleo de concha comprende una curva que tiene un ángulo de curvatura, incorporar secciones truncadas en las palas de turbina eólica ha resultado ser una tarea compleja.

[0009] El documento WO 2008/086805 A2 describe una pala reforzada para una turbina eólica que comprende una concha que tiene una sección con un perfil alar y al menos un piso de refuerzo interno conectado dentro de la concha y que se extiende sustancialmente a lo largo de la cuerda del perfil para aumentar la resistencia de la pala y evitar o reducir las deformaciones de la superficie de la pala causadas por cargas en la estructura de la pala en el sentido del eje entre el borde de ataque y el borde de salida de la estructura de pala (“edgewise”) y en el sentido perpendicular al eje entre el borde de ataque y el borde de salida de la estructura de pala (“flapwise”).

[0010] El documento KR101520898 B1 se refiere a un procedimiento de fabricación de una pala de perfil alar con forma de borde de salida truncado que comprende un primer paso de formar respectivamente un miembro superior y un miembro inferior; un segundo paso de separar una parte del espacio en el que el miembro superior y el miembro inferior están conectados al buje, el perfil alar formado aparte a una distancia predeterminada con una porción de raíz, y una parte de conversión colocada entre la porción de perfil alar y la porción de raíz; un tercer paso de formar cada porción roma dividida por una primera porción doblada en la primera porción doblada, y un miembro superior doblando una porción de borde de salida del miembro superior.

[0011] El documento CN 104696167 A se refiere a una pala de turbina eólica del tipo con borde de salida romo y un procedimiento de procesamiento de la misma. La pala está hecha de un compuesto laminado de fibra. Se proporciona una preforma de refuerzo del borde de salida de una pala de turbina eólica para formar el borde de salida. La preforma de refuerzo del borde de salida tiene una porción de superficie de presión, una porción de superficie y una porción vertical, definiendo esta última una parte posterior truncada. De acuerdo con el documento CN 104696167 A, esto evita los problemas asociados con la provisión de superficies de unión en la parte posterior truncada. De acuerdo con el documento CN 104696167 A, la estructura del borde de salida tiene una mayor resistencia de conexión y operabilidad de ingeniería, y el agrietamiento del borde de salida y la inestabilidad del borde de salida se pueden limitar de manera efectiva.

Breve explicación de la invención

[0012] En consecuencia, existe la necesidad de sistemas y procedimientos que mejoren la calidad de las palas de turbinas eólicas con secciones de perfil truncadas (o al menos que reduzcan el riesgo de que se produzcan errores).

[0013] En consecuencia, se proporciona una pala de turbina eólica que se extiende desde un extremo de raíz hasta un extremo de punta a lo largo de un eje longitudinal y que comprende una región de raíz, una región de transición y una región de perfil alar, comprendiendo la pala de turbina eólica un contorno perfilado con un borde de ataque y un borde de salida y una cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida; una concha de pala con una primera parte de concha de pala con un lado de presión y una segunda parte de concha de pala con un lado de succión, extendiéndose la primera y la segunda partes de concha de pala desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta y unidas a lo largo de una junta de encolado del borde de salida; una primera tapa de larguero integrado en la primera parte de concha de pala; una segunda tapa de larguero integrado en la segunda parte de concha de pala; y una o más almas a cortante conectadas entre la primera tapa de larguero y la segunda tapa de larguero. Una o ambas de la primera parte de concha de pala y la segunda parte de concha de pala comprenden un núcleo de concha dispuesto entre un laminado interior y un laminado exterior, en el que el núcleo de concha comprende una curva que tiene un ángulo de curvatura, por ejemplo, de al menos 45 grados o al menos 60 grados, entre una primera parte del núcleo de concha y una segunda parte del núcleo de concha.

[0014] También se proporciona un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica que se extiende desde un extremo de raíz hasta un extremo de punta a lo largo de un eje longitudinal y que comprende una región de raíz, una región de transición y una región de perfil alar, la pala de turbina eólica comprendiendo un contorno perfilado con un borde de ataque y un borde de salida y una cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida, una concha de pala con un lado de presión y un lado de succión, una primera tapa de larguero integrado en el lado de presión de la concha de pala, una segunda tapa de larguero integrado en el lado de succión de la concha de pala, y una o más almas a cortante conectadas entre la primera tapa de larguero y la segunda tapa de larguero. El procedimiento comprende disponer un material de refuerzo exterior para un laminado exterior en una concha de molde; disponer un núcleo de concha sobre el material de refuerzo exterior, en el que disponer un núcleo de concha comprende formar una curva que tiene un ángulo de curvatura, por ejemplo, de al menos 45 grados o al menos 60 grados, entre una primera parte del núcleo de concha y una segunda parte del núcleo de concha; disponer un material de refuerzo interior para un laminado interior en el núcleo de concha; añadir resina al material de refuerzo interior y/o al material de refuerzo exterior; y curar la resina.

[0015] Además, se proporciona una parte de concha de pala para un lado de presión y/o un lado de succión de una pala de turbina eólica, extendiéndose la parte de concha de pala desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta con una superficie de encolado para una junta de encolado del borde de salida, la parte de concha de pala comprendiendo una tapa de larguero integrado en la parte de concha de pala, en la que la parte de concha de pala comprende un laminado interior, un laminado exterior y un núcleo de concha dispuesto entre el laminado interior y el laminado exterior, en el que el núcleo de concha comprende una curva que tiene un ángulo de curvatura, por ejemplo, de al menos 45 grados o al menos 60 grados, entre una primera parte del núcleo de concha y una segunda parte del núcleo de concha.

[0016] Es una ventaja del presente procedimiento y de la pala de turbina eólica que la cantidad de pegamento estructural se puede reducir habilitando secciones truncadas en la pala de turbina eólica sin la necesidad de una junta de encolado adicional en una sección transversal. Además, la presente divulgación proporciona una necesidad reducida de una tercera alma u otros refuerzos para flexión de la pala en el sentido perpendicular al eje entre el borde de ataque y el borde de salida de la estructura de pala (“flapwise”) o pandeo de la pala.

[0017] Además, al combinar el refuerzo del borde posterior truncado en una sola parte de concha de pala, se proporciona una pala de turbina eólica con rigidez a la flexión mejorada o superior. La pala de turbina eólica comprende opcionalmente una junta de parte de concha de pala integrada y una transición de perfil truncado para minimizar el número de juntas de encolado estructurales necesarias.

[0018] La pala de turbina eólica y el procedimiento descritos reducen ventajosamente el número de capas de refuerzo externas o sobrelaminaciones necesarias después del moldeo y reducen el riesgo de defectos de procesamiento.

[0019] Una pala de turbina eólica se extiende desde un extremo de raíz hasta un extremo de punta y comprende una región de raíz, una región de transición y una región de perfil alar. La región de transición de la parte de la pala de turbina eólica comprende opcionalmente un hombro que define una cuerda máxima de la pala de turbina eólica.

[0020] El procedimiento y/o sistemas se refieren de forma ventajosa a la fabricación de palas de turbina eólica, por ejemplo, que tengan una longitud de pala de al menos 40 metros, o de al menos 45 metros, o incluso de al menos 50 metros. Las palas de turbina eólica se pueden doblar previamente de modo que, cuando se monten en una turbina eólica horizontal configurada a barlovento en un estado no cargado, se curvarán hacia delante del plano del rotor de modo que se incremente el espacio de la punta a la torre. Una pala de turbina eólica tiene un extremo de punta y un extremo de raíz con una superficie interior y una superficie exterior. La superficie interior de una pala de turbina eólica o una parte de concha de pala es una superficie que no está expuesta al ambiente cuando se ha ensamblado la pala de turbina eólica. La superficie exterior de una pala de turbina eólica de una parte de concha de pala es una superficie que está expuesta al ambiente cuando se ha ensamblado la pala de turbina eólica.

[0021] La pala de turbina eólica comprende un contorno perfilado con un borde de ataque y un borde de salida y una cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida.

[0022] La pala de turbina eólica tiene una concha de pala y comprende una primera parte de concha de pala con un lado de presión y una segunda parte de concha de pala con un lado de succión, la primera y la segunda parte de concha de pala se extienden desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta y se unen a lo largo de una junta de encolado del borde de salida. La concha de pala comprende una primera tapa de larguero integrado en la primera parte de concha de pala; una segunda tapa de larguero integrado en la segunda parte de concha de pala; y una o más almas a cortante, tales como un alma a cortante primaria y/o un alma a cortante secundaria. Las una o más almas a cortante están conectadas opcionalmente entre la primera tapa de larguero y la segunda tapa de larguero.

[0023] La primera parte de concha de pala puede comprender un núcleo de concha dispuesto entre un laminado interior y un laminado exterior. El núcleo de concha de la primera parte de concha de pala también se denomina primer núcleo de concha. El primer núcleo de concha puede comprender una curva, por ejemplo con un ángulo de curvatura de al menos 45 grados o al menos 60 grados entre una primera parte del primer núcleo de concha y una segunda parte del primer núcleo de concha. La curva de la primera parte de concha de pala también se denomina la primera curva. El ángulo de curvatura de la primera curva también se denomina el primer ángulo de curvatura. La primera curva se puede disponer a una distancia del borde de salida medida a lo largo de la cuerda, donde la distancia desde el borde de salida es menor que 0,2*c, donde c es la longitud de la cuerda.

[0024] La segunda parte de concha de pala puede comprender un núcleo de concha dispuesto entre un laminado interior y un laminado exterior. El núcleo de concha de la segunda parte de concha de pala también se denomina el segundo núcleo de concha. El segundo núcleo de concha puede comprender una curva con un ángulo de curvatura, por ejemplo, de al menos 45 grados o al menos 60 grados entre una primera parte del segundo núcleo de concha y una segunda parte del segundo núcleo de concha. La curva de la segunda parte de concha de pala también se denomina segunda curva. El ángulo de curvatura de la segunda curva también se denomina segundo ángulo de curvatura. La segunda curva se puede disponer a una distancia del borde de salida medida a lo largo de la cuerda, donde la distancia desde el borde de salida es menor que 0,2*c, donde c es la longitud de la cuerda.

[0025] La pala de turbina eólica exhibe una resistencia mejorada en una transición de perfil truncado o borde truncado utilizando un solo núcleo en sándwich continuo (núcleo de concha) con una curva.

[0026] En una o más palas de turbina eólica ejemplares, tanto el primer núcleo de concha como el segundo núcleo de concha comprenden una curva, es decir, el primer núcleo de concha comprende una primera curva y el segundo núcleo de concha comprende una segunda curva. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, solo el primer núcleo de concha o el segundo núcleo de concha comprende una curva, es decir, el primer núcleo de concha comprende una primera curva o el segundo núcleo de concha comprende una segunda curva. En partes de concha de pala ejemplares, tales como la primera parte de concha de pala y/o la segunda parte de concha de pala, el ángulo de curvatura de la curva puede estar en el rango de 80 grados a 100 grados, por ejemplo, al menos en una primera sección transversal y/o en una segunda sección transversal. La primera curva puede tener un primer ángulo de curvatura de al menos 75 grados. La primera curva puede tener un primer ángulo de curvatura en el rango de 80 grados a 100 grados, como por ejemplo aproximadamente 90 grados. La segunda curva puede tener un segundo ángulo de curvatura de al menos 75 grados. La segunda curva puede tener un segundo ángulo de curvatura en el rango de 80 grados a 100 grados, como por ejemplo aproximadamente 90 grados.

[0027] La segunda parte del núcleo de concha, por ejemplo, el primer núcleo de concha y/o el segundo núcleo de concha, puede al menos en una primera sección transversal y/o en una segunda sección transversal formar parte de una sección plana en el borde de salida. La segunda parte del núcleo de concha puede comprender una parte recta (es decir, plana) y/o una parte cóncava. La parte recta puede tener una altura superior a 0,05*tmáx, tal como superior a 0,2*tmáx, donde tmáx es el espesor máximo de la pala de la turbina eólica en la sección transversal respectiva perpendicular al eje longitudinal.

[0028] La segunda parte del núcleo de concha puede tener al menos en una primera sección transversal y/o una segunda sección transversal una altura de al menos 0,4*HF, tal como al menos 0,6*HF, donde HF es la altura de la sección truncada en la sección transversal respectiva. La segunda parte del núcleo de concha que tiene una gran altura con respecto a la altura de la sección truncada mejora la resistencia de la sección truncada.

[0029] La curva, por ejemplo, la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha, puede tener un radio interior suficientemente grande que permite una parte de concha de pala con una distancia relativamente grande entre el laminado interior y el laminado exterior. Por otro lado, puede ser deseable hacer una curva "pronunciada" debido a consideraciones de sección truncada, incluidas las contribuciones aerodinámicas/AEP de la sección truncada. Por lo tanto, en una o más palas de turbina eólica o partes de concha de pala ejemplares, una curva, por ejemplo, la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha, puede tener un radio interior inferior a 300 mm, tal como menos de 200 mm. Puede ser ventajosa una curva, por ejemplo la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha, que tenga un radio interior en el intervalo de 3 mm a 150 mm. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha pueden tener un radio interior en el intervalo de 10 mm a 100 mm. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, la curva, por ejemplo, la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha puede tener un radio interior en el intervalo de 1 mm a 3 mm.

[0030] La curva, por ejemplo, la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha, puede tener un radio exterior suficientemente grande que permite una parte de concha de pala con una distancia relativamente grande entre el laminado interior y el laminado exterior. Por otro lado, puede ser deseable hacer una curva "pronunciada" debido a consideraciones de sección truncada. Por lo tanto, en una o más palas de turbina eólica ejemplares, la curva, por ejemplo, la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha, puede tener un radio exterior inferior a 300 mm, tal como menos de 200 mm. Puede ser ventajosa una curva, por ejemplo la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha, que tenga un radio exterior en el intervalo de 3 mm a 150 mm. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, la primera curva del primer núcleo de concha y/o la segunda curva del segundo núcleo de concha pueden tener un radio interior en el intervalo de 10 mm a 100 mm.

[0031] La pala de turbina eólica o una parte de concha de pala, tal como la primera parte de concha de pala y/o la segunda parte de concha de pala, pueden comprender un inserto de relleno. El inserto de relleno puede disponerse entre el núcleo de concha (primer y/o segundo núcleo de concha) y el laminado exterior en la curva. Un inserto de relleno proporciona y/o habilita un borde de salida truncado puntiagudo y afilado que a su vez optimiza la aerodinámica. Un inserto de relleno proporciona y/o permite un borde truncado de punta afilado con una necesidad reducida de una curva pronunciada del núcleo de concha. Además, el inserto de relleno permite una transición del borde de la sección truncada o del perfil truncado cercana a los 90 grados, por ejemplo, para mejorar la aerodinámica, por ejemplo, en caso de que no se utilicen dispositivos de punta alar (“winglets”). La primera parte de concha de pala puede comprender un inserto de relleno. El inserto de relleno de la primera parte de concha de pala también se denomina el primer inserto de relleno. La segunda parte de concha de pala puede comprender un inserto de relleno. El inserto de relleno de la segunda parte de concha de pala también se denomina segundo inserto de relleno.

[0032] El inserto de relleno, por ejemplo el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, puede tener una sección transversal en forma de cuña perpendicular a la dirección longitudinal. Un primer lado del inserto de relleno, por ejemplo, el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, puede estar orientado hacia el núcleo de concha de la respectiva parte de concha de pala. El primer lado del núcleo de concha puede ajustarse a la superficie exterior del núcleo de concha. Por ejemplo, el primer lado del núcleo de concha puede ser cóncavo y seguir la superficie exterior del núcleo de concha, por ejemplo, la superficie exterior de la curva. Un segundo lado del inserto de relleno puede formar al menos una parte de una sección truncada en el borde de salida. En otras palabras, el segundo lado del inserto de relleno, por ejemplo, el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, puede estar orientado hacia el borde de salida de la pala de turbina eólica. El segundo lado del inserto de relleno, por ejemplo, el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, puede al menos en una primera sección transversal y/o una segunda sección transversal tener una altura en el rango de 0,05*HF a 0,4*HF, donde HF es la altura de la sección truncada en la sección transversal respectiva. El inserto de relleno, por ejemplo, el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, puede tener un tercer lado orientado hacia el lado de succión o el lado de presión de la pala de turbina eólica. Por ejemplo, el tercer lado del segundo inserto de relleno puede estar orientado hacia el lado de succión de la pala de la turbina eólica. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, el tercer lado del primer inserto de relleno puede estar orientado hacia el lado de presión de la pala de turbina eólica. El segundo lado y el tercer lado de un inserto de relleno, por ejemplo, el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, pueden formar un ángulo en el rango de 60 grados a 160 grados. El ángulo entre el segundo lado y el tercer lado se mide como el ángulo entre un segundo lado perpendicular del segundo lado y un tercer lado perpendicular del tercer lado. El segundo lado y el tercer lado de un inserto de relleno, por ejemplo, el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, pueden proporcionar un borde, tal como un borde afilado, tal como en una intersección entre el segundo lado y el tercer lado.

[0033] Un inserto de relleno, por ejemplo, el primer inserto de relleno y/o el segundo inserto de relleno, puede comprender o estar hecho de un material seleccionado de un polímero termoplástico o termoestable, un material compuesto, como un polímero reforzado con fibra de vidrio, un material polimérico espumado, y madera de balsa o cualquier combinación de los mismos.

[0034] La pala de turbina eólica o una parte de concha de pala, tal como la primera parte de concha de pala y/o la segunda parte de concha de pala, pueden comprender un refuerzo de curvatura (“bend stiffener”). El refuerzo de curvatura puede disponerse en el laminado interior de una parte de concha de pala que tiene una curva, por ejemplo, la primera parte de concha de pala o la segunda parte de concha de pala. El refuerzo de curvatura puede comprender una primera pieza de refuerzo. La primera pieza de refuerzo puede comprender una primera porción de extremo y una segunda porción de extremo con una porción intermedia entre la primera porción de extremo y la segunda porción de extremo. La primera porción de extremo se puede unir a una primera porción de laminado interior del laminado interior, cubriendo parcialmente la primera porción de laminado interior la primera porción del núcleo de concha con la curva. La segunda porción de extremo se puede unir a una segunda porción de laminado interior del laminado interior, cubriendo parcialmente la segunda porción de laminado interior la segunda porción del núcleo de concha con la curva. En una o más palas de turbina eólica ejemplares/partes de concha de pala, el refuerzo de curvatura se pega al laminado interior y/o se co-infunde con el laminado interior. La primera pieza de refuerzo puede ser recta/plana o curva. Una primera pieza de refuerzo curvada puede facilitar la unión a un laminado interior y/o evitar la necesidad de pestañas adhesivas en las respectivas porciones extremas.

[0035] El refuerzo de curvatura puede comprender una parte principal de refuerzo, por ejemplo, que tenga una primera porción de extremo unida a la primera porción de extremo de la primera pieza de refuerzo. La pieza de refuerzo principal o al menos parte de la misma se puede unir a la primera porción laminada interior del laminado interior, cubriendo parcialmente la primera porción laminada interior la primera parte del núcleo de concha con la curva.

[0036] El refuerzo de curvatura puede comprender una pieza de refuerzo secundaria, por ejemplo, que tenga una primera porción de extremo unida a una segunda porción de extremo de la pieza de refuerzo principal. La pieza de refuerzo secundaria o al menos parte de la misma se puede unir a la segunda porción laminada interior del laminado interior, cubriendo parcialmente la segunda porción laminada interior la segunda parte del núcleo de concha con la curva. La pieza de refuerzo secundaria puede tener una segunda porción de extremo unida a la segunda porción de extremo de la primera pieza de refuerzo. El refuerzo de curvatura puede tener una sección transversal en forma de cuña.

[0037] El refuerzo de curvatura puede comprender una primera pestaña de encolado en la primera porción de extremo de la primera pieza de refuerzo o en la parte principal de refuerzo. El refuerzo de curvatura puede comprender una segunda pestaña de encolado en la segunda porción de extremo de la primera pieza de refuerzo o en la pieza de refuerzo secundaria. El refuerzo de curvatura puede comprender una primera superficie de encolado en la primera porción de extremo de la primera pieza de refuerzo y/o en la parte principal de refuerzo. El refuerzo de curvatura puede comprender una segunda superficie de encolado en la segunda porción de extremo de la primera pieza de refuerzo y/o en la pieza de refuerzo secundaria.

[0038] El refuerzo de curvatura puede comprender o estar hecho de un material seleccionado de un polímero termoplástico o termoestable, un material compuesto, tal como un polímero reforzado con fibra de vidrio, un material polimérico espumado y madera de balsa o cualquier combinación de los mismos. El refuerzo de curvatura puede disponerse para proporcionar un espacio de aire entre la primera pieza de refuerzo, por ejemplo, la porción intermedia de la primera pieza de refuerzo, y una porción laminada interior del laminado interior en la curva.

[0039] Un refuerzo de curvatura fortalece y endurece la curva de una parte de concha de pala y permite una gestión más eficiente de los momentos de palanca y pandeo. Además, un refuerzo de curvatura facilita un diseño de pala ligero. Además, se reducen las sobrelaminaciones externas requeridas, mientras que se puede evitar o al menos reducir los dobleces de las capas unidireccionales alrededor de la curva.

[0040] La presente divulgación permite cumplir una geometría truncada a la vez que se mantiene una alta integridad estructural. Además, la divulgación facilita también una inspección más fácil de los refuerzos de curvatura, así como las posibles juntas de encolado en la integración del refuerzo antes de cerrar la pala.

[0041] Un núcleo de concha, por ejemplo, el primer núcleo de concha y/o el segundo núcleo de concha, puede comprender o estar hecho de un material seleccionado de un polímero termoplástico o termoestable, un material compuesto, tal como un polímero reforzado con fibra de vidrio, un material polimérico espumado, y madera de balsa o cualquier combinación de los mismos.

[0042] La primera parte de concha de pala puede comprender un primer laminado intermedio dispuesto entre el primer núcleo de concha y el primer inserto de relleno. Un primer laminado intermedio puede aumentar aún más la resistencia de la transición del perfil truncado.

[0043] La segunda parte de concha de pala puede comprender un segundo laminado intermedio dispuesto entre el segundo núcleo de concha y el segundo inserto de relleno. Un segundo laminado intermedio puede aumentar aún más la resistencia de la transición del perfil truncado.

[0044] El laminado exterior puede comprender una superficie de encolado para una junta de encolado del borde de salida de la pala de turbina eólica. La presente descripción permite una junta de encolado del borde de salida que reduce significativamente la cantidad de adhesivo necesaria en comparación con juntas de encolado de borde de salida convencionales de “forma triangular”.

[0045] Además, se describe un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica. El procedimiento comprende disponer un material de refuerzo exterior para un laminado exterior en una concha de molde. El material de refuerzo exterior puede comprender una o más capas o esteras de fibras. Las esteras de fibras pueden comprender cualquier tipo de fibras de refuerzo adecuadas para reforzar grandes estructuras compuestas, tales como fibras de vidrio, fibras de carbono y/o fibras de aramida. Las esteras de fibras pueden comprender fibras unidireccionales, fibras biaxiales, fibras triaxiales y/o fibras orientadas aleatoriamente.

[0046] El procedimiento comprende disponer un núcleo de concha sobre el material de refuerzo exterior, en el que disponer un núcleo de concha, como un primer núcleo de concha y/o un segundo núcleo de concha, puede comprender formar una curva que tiene un ángulo de curvatura, por ejemplo, de al menos 60 grados, entre una primera parte del núcleo de concha y una segunda parte del núcleo de concha. La formación de una curva que tiene un ángulo de curva puede comprender formar una primera curva en un primer núcleo de concha y/o formar una segunda curva en un segundo núcleo de concha. La disposición de un núcleo de concha puede comprender disponer una primera parte del núcleo de concha (primer núcleo de concha y/o segundo núcleo de concha) y una segunda parte del núcleo de concha (primer núcleo de concha y/o segundo núcleo de concha) en un ángulo de curvatura (primer ángulo de curvatura y/o segundo ángulo de curvatura), por ejemplo de al menos 60 grados. En uno o más procedimientos ejemplares, un ángulo de curvatura (primer ángulo de curvatura y/o segundo ángulo de curvatura) está en el intervalo de 80 grados a 100 grados.

[0047] El procedimiento comprende disponer un material de refuerzo interior para un laminado interior en el núcleo de concha. El material de refuerzo interior puede comprender una o más capas o esteras de fibras. Las esteras de fibras pueden comprender cualquier tipo de fibras de refuerzo adecuadas para reforzar grandes estructuras compuestas, tales como fibras de vidrio, fibras de carbono y/o fibras de aramida. Las esteras de fibras pueden comprender fibras unidireccionales, fibras biaxiales, fibras triaxiales y/o fibras orientadas aleatoriamente.

[0048] El procedimiento comprende añadir resina al material de refuerzo interior y al material de refuerzo exterior y curar la resina.

[0049] El procedimiento puede comprender colocar un inserto de relleno, por ejemplo, un inserto de relleno como se describe en este documento, entre el núcleo de concha y el material de refuerzo exterior en la curva, por ejemplo, colocando un inserto de relleno (primer inserto de relleno y/o segundo inserto de relleno) en el material de refuerzo exterior antes de disponer el núcleo de concha (primer núcleo de concha y/o segundo núcleo de concha) sobre el material de refuerzo exterior o uniendo el material de refuerzo exterior al núcleo de concha (primer núcleo de concha y/o segundo núcleo de concha) antes de disponer el núcleo de concha (primer núcleo de concha y/o segundo núcleo de concha) sobre el material de refuerzo exterior. La disposición de un inserto de relleno (primer inserto de relleno y/o segundo inserto de relleno) entre el núcleo de concha (primer núcleo de concha y/o segundo núcleo de concha) y el material de refuerzo exterior puede comprender apoyar o poner en contacto el núcleo de concha (primer núcleo de concha y/o segundo núcleo de concha), o al menos una parte del mismo, con un primer lado y/o disponiendo un segundo lado del inserto de relleno (primer inserto de relleno y/o segundo inserto de relleno) orientado hacia el borde de salida de la pala de turbina eólica.

[0050] La primera parte de concha de pala y la segunda parte de concha de pala se pueden unir a lo largo de una junta de encolado del borde de salida. La primera parte de concha de pala puede comprender una primera superficie de encolado para la junta de encolado del borde de salida y la segunda parte de concha de pala puede comprender una segunda superficie de encolado para la junta de encolado del borde de salida. La segunda parte del núcleo de concha, por ejemplo, el primer núcleo de concha y/o el segundo núcleo de concha, puede al menos en una primera sección transversal y/o una segunda sección transversal extenderse hasta o cerca de la junta de encolado del borde de salida.

[0051] En una o más palas de turbina eólica ejemplares con una primera curva en el primer núcleo de concha, la segunda parte del primer núcleo de concha puede extenderse dentro de una distancia de menos de 25 cm desde la segunda superficie de encolado de la segunda parte de concha de pala, preferiblemente dentro una distancia de menos de 10 cm desde la segunda superficie de encolado de la segunda parte de concha de pala.

[0052] En una o más palas de turbina eólica ejemplares con una segunda curva en el segundo núcleo de concha, la segunda parte del segundo núcleo de concha puede extenderse dentro de una distancia de menos de 25 cm desde la primera superficie de encolado de la primera parte de concha de pala, preferiblemente dentro una distancia de menos de 10 cm desde la primera superficie de encolado de la primera parte de concha de pala.

[0053] La concha de pala puede comprender una sección truncada en el borde de salida, extendiéndose la sección truncada desde una primera distancia truncada desde el extremo de raíz a lo largo del eje longitudinal hasta una segunda distancia truncada desde el extremo de raíz. La primera distancia de la sección truncada puede ser menor de 2 m, preferiblemente menor de 1 m. La segunda distancia de la sección truncada puede ser mayor que 0,5*L, donde L es la longitud de pala de la pala de turbina eólica. La sección truncada puede tener una longitud en el rango de 0,01*L a 0,70*L, donde L es la longitud de pala de la pala de turbina eólica.

[0054] El procedimiento descrito puede usarse para la fabricación de una pala de turbina eólica como se describe en este documento. Las características descritas en relación con la pala de turbina eólica también pueden aparecer en el procedimiento y/o viceversa.

Descripción detallada

[0055] La invención se explica en detalle a continuación con referencia a los dibujos, en los que

la figura 1 muestra una turbina eólica,

la figura 2 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica,

la figura 3 muestra una vista esquemática de un perfil alar,

la figura 4 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica, vista desde arriba y desde un lado, y

la figura 5 ilustra parcialmente una sección transversal de una pala de turbina eólica ejemplar de acuerdo con la invención,

la figura 6 muestra una sección transversal de un inserto de relleno ejemplar,

la figura 7 ilustra parcialmente una sección transversal de una pala de turbina eólica ejemplar de acuerdo con la invención,

la figura 8 ilustra parcialmente una sección transversal de una pala de turbina eólica ejemplar de acuerdo con la invención,

la figura 9 ilustra parcialmente una sección transversal de una pala de turbina eólica ejemplar de acuerdo con la invención,

la figura 10 ilustra parcialmente una sección transversal de una pala de turbina eólica de acuerdo con la invención, y

la figura 11 ilustra parcialmente una sección transversal de una pala de turbina eólica de acuerdo con la invención.

[0056] La presente divulgación se refiere a la fabricación de palas de turbinas eólicas para turbinas eólicas de eje horizontal (HAWT), tales como turbinas a barlovento y a sotavento.

[0057] La figura 1 ilustra una turbina eólica moderna convencional a barlovento 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, que tienen, cada una, una raíz de la pala 16 más cercana al buje y una punta de pala 14 más alejada del buje 8. El rotor tiene un radio denominado R.

[0058] La figura 2 muestra una vista esquemática de una pala de turbina eólica 10 ejemplar. La pala de turbina eólica 10 tiene la forma de una pala de turbina eólica convencional y comprende un extremo de raíz y un extremo de punta y comprende una región de raíz 30 cercana al buje, una región perfilada o de perfil alar 34 más alejada del buje y una región de transición 32 entre la región de raíz 30 y la región de perfil alar 34. La pala 10 comprende un borde de ataque 18 orientado en la dirección de rotación de la pala 10, cuando la pala está montada en el buje, y un borde de salida 20 orientado en la dirección opuesta del borde de ataque 18.

[0059] La región de perfil alar 34 (también llamada región perfilada) tiene una forma de pala ideal o casi ideal con respecto a generar sustentación, mientras que la región de raíz 30 debido a consideraciones estructurales tiene una sección transversal sustancialmente circular o elíptica, lo que, por ejemplo, hace más fácil y más seguro montar la pala 10 en el buje. El diámetro (o la cuerda) de la región de raíz 30 puede ser constante a lo largo de toda el área de raíz 30. La región de transición 32 tiene un perfil de transición que cambia gradualmente desde la conformación circular o elíptica de la región de raíz 30 al perfil alar de la región de perfil alar 34. La longitud de cuerda de la región de transición 32 típicamente se incrementa con el incremento de la distancia r desde el buje. La región de perfil alar 34 tiene un perfil alar con una cuerda que se extiende entre el borde de ataque 18 y el borde de salida 20 de la pala 10. El ancho de la cuerda disminuye con el incremento de la distancia r desde el buje.

[0060] Un hombro 40 de la pala 10 se define como la posición donde la pala 10 tiene su longitud de cuerda más grande. El hombro 40 se proporciona típicamente en el límite entre la región de transición 32 y la región de perfil alar 34.

[0061] Cabe destacar que las cuerdas de diferentes secciones de la pala habitualmente no se encuentran en un plano común, puesto que la pala puede estar torsionada y/o curvada (es decir, flexionada previamente), proporcionando, en consecuencia, el plano de cuerda con un curso correspondientemente torsionado y/o curvado, siendo este el caso más frecuente para compensar la dependencia de la velocidad local de la pala con el radio desde el buje.

[0062] La pala de turbina eólica 10 comprende una concha que comprende dos partes de concha de pala fabricadas de polímero reforzado con fibra y típicamente se fabrica como una parte de concha de pala del lado de presión o a barlovento 24 y una parte de concha de pala del lado de succión o a sotavento 26 que están encoladas entre sí a lo largo de las líneas de unión o uniones de encolado 28 que se extienden a lo largo del borde de salida 20 y el borde de ataque 18 de la pala 10. Típicamente, los extremos de raíz de las partes de concha de pala 24, 26 tienen una forma de sección transversal exterior semicircular o semiovalada.

[0063] Las figuras 3 y 4 representan parámetros que se pueden usar para explicar la geometría de las partes de cubierta de pala que se van a fabricar de acuerdo con la invención.

[0064] La figura 3 muestra una vista esquemática de un perfil alar 50 de una pala típica de una turbina eólica representada con los diversos parámetros, que se usan típicamente para definir la conformación geométrica de un perfil alar. El perfil alar 50 tiene un lado de presión 52 y un lado de succión 54, que, durante el uso, es decir, durante la rotación del rotor, normalmente miran hacia el lado de barlovento (o contra el viento) y el lado de sotavento (o a favor del viento), respectivamente. El perfil alar 50 tiene una cuerda 60 con una longitud de cuerda c que se extiende entre un borde de ataque 56 y un borde de salida 58 de la pala. El perfil alar 50 tiene un espesor t, que se define como la distancia entre el lado de presión 52 y el lado de succión 54. El grosor t del perfil alar varía a lo largo de la cuerda 60. La desviación de un perfil simétrico se da por una línea de curvatura 62, que es una línea media a través del perfil alar 50. La línea media se puede encontrar dibujando círculos inscritos desde el borde de ataque 56 al borde de salida 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 por el uso de parámetros llamados curvatura superior (o curvatura del lado de succión) y curvatura inferior (o curvatura del lado de presión), que se definen como las distancias desde la cuerda 60 y el lado de succión 54 y el lado de presión 52, respectivamente.

[0065] Los perfiles alares se caracterizan a menudo por los siguientes parámetros: la longitud de cuerda c, la curvatura máxima f, la posición d^f de la curvatura máxima f, el espesor alar máximo t, que es el diámetro mayor de los círculos inscritos a lo largo de la línea de curvatura mediana 62, la posición d^t del espesor máximo t y un radio de nariz (“nose radius”) (no mostrado). Estos parámetros se definen típicamente con respecto a la longitud de la cuerda c. En consecuencia, se da un espesor de pala relativo local t^máx./c como la relación entre el espesor máximo local t^máx. y la longitud de cuerda local c. Además, la posición d^p de la curvatura máxima del lado de presión se puede utilizar como parámetro de diseño y, por supuesto, también la posición de la curvatura máxima del lado de succión.

[0066] La figura 4 muestra otros parámetros geométricos de la pala y las partes de la concha de pala. La pala y las partes de concha de pala tienen una longitud de pala L total. Como se muestra en la figura 3, el extremo de raíz se ubica en la posición r = 0, y el extremo de punta se ubica en r = L. El hombro 40 de la pala está ubicado en una posición r = L^w, y tiene un ancho de hombro W, que es igual a la longitud de cuerda en el hombro 40. El diámetro de la raíz se define como X. Además, la pala/partes de concha de pala están provistas de una curvatura previa, que se define como Ay, que corresponde a la deflexión fuera del plano desde un eje de pitch 22 de la pala.

[0067] La figura 5 muestra una sección transversal de una parte del borde de salida de una pala de turbina eólica ejemplar según la invención. La pala de turbina eólica 100 comprende un contorno perfilado 102 con un borde de ataque (no mostrado) y un borde de salida 106 y una cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida 106. La pala de turbina eólica 100 comprende una concha de pala con una primera parte de concha de pala 110 con un lado de presión 111 y una segunda parte de concha de pala 112 con un lado de succión 113, extendiéndose la primera y la segunda parte de concha de pala desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta, y unidas a lo largo de una junta de encolado 114 del borde de salida. La primera parte de concha de pala 110 comprende un núcleo de concha denominado primer núcleo de concha 115 dispuesto entre un laminado interior o primer laminado interior 116 y un laminado exterior o primer laminado exterior 117.

[0068] La segunda parte de concha de pala 112 comprende un núcleo de concha denominado segundo núcleo de concha 120 dispuesto entre un laminado interior denominado segundo laminado interior 122 y un laminado exterior denominado segundo laminado exterior 124. El segundo núcleo de concha 120 comprende una segunda curva 126 que tiene un segundo ángulo de curvatura 128 de al menos 60 grados entre una primera parte 130 del segundo núcleo de concha y una segunda parte 132 del segundo núcleo de concha. El segundo ángulo de curvatura 128 se mide como el ángulo entre una primera tangente 134 de la primera parte 130 y una segunda tangente 136 de la segunda parte 132. En la sección transversal ilustrada, el segundo ángulo de curvatura es de aproximadamente 90 grados para aumentar la aerodinámica y la segunda curva 126 tiene un radio interior de menos de 200 mm y un radio exterior de menos de 200 mm.

[0069] La segunda parte de concha de pala y, en particular, la segunda parte 132 del segundo núcleo de concha 120 forma parte de una sección truncada 137 en el borde de salida 106 de la pala de turbina eólica 100.

[0070] Además, la segunda parte de concha de pala 112 comprende un inserto de relleno también denominado segundo inserto de relleno 138 dispuesto entre el segundo núcleo de concha 120 y el segundo laminado exterior 124 en la segunda curva 126. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, la segunda parte de concha de pala comprende opcionalmente un segundo laminado intermedio (no mostrado) dispuesto entre el segundo núcleo de concha 120 y el segundo inserto de relleno 138. El segundo inserto de relleno 138 se describe adicionalmente con referencia a la figura 6. El segundo inserto de relleno 138 tiene una sección transversal en forma de cuña perpendicular a la dirección longitudinal. Un primer lado 140 de las caras del segundo inserto de relleno contacta con el segundo núcleo de concha 120 y contacta y/o se apoya en el segundo núcleo de concha 120. El primer lado 140 está opcionalmente curvado y cóncavo para adaptarse a la superficie orientada hacia el exterior del segundo núcleo de concha 120 en la segunda curva 126. Un segundo lado 142 del segundo inserto de relleno 138 forma al menos una parte de la sección truncada 137 en el borde de salida 106. El segundo lado 142 del segundo inserto de relleno tiene una altura de aproximadamente 0,3*HF, donde HF es la altura de la sección truncada en la sección transversal ilustrada. El segundo inserto de relleno 138 está hecho de un material dimensionalmente estable y opcionalmente comprende un polímero termoplástico.

[0071] Volviendo a la figura 5, el segundo laminado exterior 124 comprende una segunda superficie de encolado para la junta de encolado 114 del borde de salida de la pala de turbina eólica. Además, el primer laminado interior 116 comprende una primera superficie de encolado para la junta de encolado 114 del borde de salida.

[0072] La figura 7 muestra una sección transversal de una parte del borde de salida de una pala de turbina eólica ejemplar según la invención. La pala de turbina eólica 100A comprende una primera parte de concha de pala 110 que comprende un primer núcleo de concha 115 dispuesto entre el primer laminado interior 116 y el primer laminado exterior 117. El primer núcleo de concha 115 comprende una primera curva 150 que tiene un primer ángulo de curvatura 152 de al menos 60 grados entre una primera parte 130 del segundo núcleo de concha y una segunda parte 132 del segundo núcleo de concha. El primer ángulo de curvatura 152 se mide como el ángulo entre una primera tangente 134 de la primera parte 130 y una segunda tangente 136 de la segunda parte 132. En la sección transversal ilustrada, el primer ángulo de curvatura es de aproximadamente 85 grados para aumentar la aerodinámica y la primera curvatura 150 tiene un radio interior de menos de 200 mm y un radio exterior de menos de 200 mm.

[0073] La primera parte de concha de pala y, en particular, la segunda parte 132 del primer núcleo de concha 115 forma parte de una sección truncada 137 en el borde de salida 106 de la pala de turbina eólica 100.

[0074] Además, la primera parte de concha de pala 110 comprende un inserto de relleno también denominado primer inserto de relleno 154 dispuesto entre el primer núcleo de concha 115 y el primer laminado exterior 117 en la primera curva 150. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, la primera parte de concha de pala comprende opcionalmente un primer laminado intermedio (no mostrado) dispuesto entre el primer núcleo de concha 115 y el primer inserto de relleno 154. El primer laminado exterior 117 y el segundo laminado interior comprenden cada uno una superficie de encolado 146 para la junta de encolado 114 del borde de salida.

[0075] La figura 8 muestra una sección transversal de una parte del borde de salida de una pala de turbina eólica ejemplar según la invención. La pala de turbina eólica 100B comprende una primera parte de concha de pala 110 que comprende un primer núcleo de concha 115 dispuesto entre el primer laminado interior 116 y el primer laminado exterior 117. El primer núcleo de concha 115 comprende una primera curva 150 que tiene un primer ángulo de curvatura de al menos 60 grados entre una primera parte 130 del segundo núcleo de concha y una segunda parte 132 del segundo núcleo de concha, véase también la figura 7. La primera parte de concha de pala 112 y, en particular, la segunda parte 132 del primer núcleo de concha 115, forma parte de una sección truncada 137 en el borde 106 de salida de la pala de turbina eólica 100.

[0076] Además, la primera parte de concha de pala 110 comprende un inserto de relleno también denominado primer inserto de relleno 154 dispuesto entre el primer núcleo de concha 115 y el primer laminado exterior 117 en la primera curva 150. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, la primera parte de concha de pala comprende opcionalmente un primer laminado intermedio (no mostrado) dispuesto entre el primer núcleo de concha 115 y el primer inserto de relleno 154.

[0077] La segunda parte de concha de pala 112 comprende un núcleo de concha denominado segundo núcleo de concha 120 dispuesto entre un laminado interior denominado segundo laminado interior 122 y un laminado exterior denominado segundo laminado exterior 124. El segundo núcleo de concha 120 comprende una segunda curva 126 que tiene un segundo ángulo de curvatura de al menos 60 grados entre una primera parte 130 del segundo núcleo de concha y una segunda parte 132 del segundo núcleo de concha, véase también la figura 5. En la sección transversal ilustrada, el segundo ángulo de curvatura es de aproximadamente 90 grados para aumentar la aerodinámica y la segunda curva 126 tiene un radio interior de menos de 200 mm y un radio exterior de menos de 200 mm.

[0078] La segunda parte de concha de pala y, en particular, la segunda parte 132 del segundo núcleo de concha 120 forma parte de una sección truncada 137 en el borde de salida 106 de la pala de turbina eólica 100.

[0079] Además, la segunda parte de concha de pala 112 comprende un inserto de relleno también denominado segundo inserto de relleno 138 dispuesto entre el segundo núcleo de concha 120 y el segundo laminado exterior 124 en la segunda curva 126. En una o más palas de turbina eólica ejemplares, la segunda parte de concha de pala comprende opcionalmente un laminado intermedio (no mostrado) dispuesto entre el segundo núcleo de concha 120 y el segundo inserto de relleno 138.

[0080] El primer laminado exterior 117 comprende una primera superficie de encolado para la junta de encolado 114 del borde de salida y el segundo laminado exterior 124 comprende una segunda superficie de encolado para la junta de encolado 114 del borde de salida.

[0081] La figura 9 muestra una sección transversal de una parte del borde de salida de una pala de turbina eólica ejemplar según la invención. La pala de turbina eólica 100C comprende un contorno perfilado 102 con un borde de ataque (no mostrado) y un borde de salida 106 y una cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida 106. La pala de turbina eólica 100C comprende una concha de pala con una primera parte de concha de pala 110 con un lado de presión 111 y una segunda parte de concha de pala 112 con un lado de succión 113, extendiéndose la primera y la segunda parte de concha de pala desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta, y unidas a lo largo de una junta de encolado 114 del borde de salida. La primera parte de concha de pala 110 comprende un núcleo de concha denominado primer núcleo de concha 115 dispuesto entre un laminado interior o primer laminado interior 116 y un laminado exterior o primer laminado exterior 117.

[0082] La segunda parte de concha de pala 112 comprende un núcleo de concha denominado segundo núcleo de concha 120 dispuesto entre un laminado interior denominado segundo laminado interior 122 y un laminado exterior denominado segundo laminado exterior 124. El segundo núcleo de concha 120 comprende una segunda curva 126 que tiene un segundo ángulo de curvatura 128 de al menos 60 grados entre una primera parte 130 del segundo núcleo de concha y una segunda parte 132 del segundo núcleo de concha. El segundo ángulo de curvatura 128 se mide como el ángulo entre una primera tangente 134 de la primera parte 130 y una segunda tangente 136 de la segunda parte 132. En la sección transversal ilustrada, el segundo ángulo de curvatura es de aproximadamente 90 grados para aumentar la aerodinámica y la segunda curva 126 tiene un radio interior de menos de 200 mm y un radio exterior de menos de 200 mm.

[0083] La segunda parte de concha de pala y, en particular, la segunda parte 132 del segundo núcleo de concha 120 forma parte de una sección truncada 137 en el borde de salida 106 de la pala de turbina eólica 100C.

[0084] Además, la segunda parte de concha de pala 112 comprende un inserto de relleno también denominado segundo inserto de relleno 138 dispuesto entre el segundo núcleo de concha 120 y el segundo laminado exterior 124 en la segunda curva 126. El segundo inserto de relleno 138 se describe en detalle con referencia a las figuras 5 y 6 y no se repetirá.

[0085] La pala de turbina eólica 100C/segunda parte de concha de pala comprende un refuerzo de curvatura también denominado segundo refuerzo de curvatura 160. El segundo refuerzo de curvatura 160 está dispuesto en el segundo laminado interior 122 de la segunda parte de concha de pala 112 que tiene una segunda curva 126. El segundo refuerzo de curvatura 160 comprende una primera parte de refuerzo 162 que tiene una primera porción de extremo 164 y una segunda porción de extremo 166. La primera porción de extremo 164 comprende una primera pestaña de encolado unida por encolado 167 a una primera porción de laminado interior/superficie de encolado 168 del laminado interior 122, la primera parte de laminado interior 168 cubriendo parcialmente la primera parte 130 del segundo núcleo de concha 120 con la segunda curva 126. La primera pieza de refuerzo 162 comprende una segunda porción de extremo 166 con una segunda pestaña de encolado unida por encolado 169 a una segunda porción de laminado interior/superficie de encolado 170 del laminado interior 122, la segunda porción de laminado interior 170 cubriendo parcialmente la segunda parte 132 del segundo núcleo de concha 120 con la segunda curva 126. El segundo refuerzo de curvatura 160 puede co-infundirse con el segundo laminado interior 122.

[0086] La figura 10 muestra una sección transversal de una parte del borde de salida de una pala de turbina eólica ejemplar según la invención. La pala de turbina eólica 100D comprende un contorno perfilado 102 con un borde de ataque (no mostrado) y un borde de salida 106 y una cuerda que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida 106. La pala de turbina eólica 100D comprende una concha de pala con una primera parte de concha de pala 110 con un lado de presión 111 y una segunda parte de concha de pala 112 con un lado de succión 113, extendiéndose la primera y la segunda parte de concha de pala desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta, y unidas a lo largo de una junta de encolado 114 del borde de salida. La primera parte de concha de pala 110 comprende un núcleo de concha denominado primer núcleo de concha 115 dispuesto entre un laminado interior o primer laminado interior 116 y un laminado exterior o primer laminado exterior 117.

[0087] La segunda parte de concha de pala 112 comprende un núcleo de concha denominado segundo núcleo de concha 120 dispuesto entre un laminado interior denominado segundo laminado interior 122 y un laminado exterior denominado segundo laminado exterior 124. El segundo núcleo de concha 120 comprende una segunda curva 126 que tiene un segundo ángulo de curvatura 128 de al menos 60 grados entre una primera parte 130 del segundo núcleo de concha y una segunda parte 132 del segundo núcleo de concha. El segundo ángulo de curvatura 128 se mide como el ángulo entre una primera tangente 134 de la primera parte 130 y una segunda tangente 136 de la segunda parte 132. En la sección transversal ilustrada, el segundo ángulo de curvatura 128 es de aproximadamente 75 grados para aumentar la aerodinámica y la segunda curva 126 tiene un radio interior inferior a 100 mm y un radio exterior inferior a 100 mm.

[0088] La pala de turbina eólica 100D/segunda parte de concha de pala 112 comprende un refuerzo de curvatura también denominado segundo refuerzo de curvatura 160A. El segundo refuerzo de curvatura 160A está dispuesto en el segundo laminado interior 122 de la segunda parte de concha de pala 112 que tiene una segunda curva 126. El segundo refuerzo de curvatura 160A comprende una primera parte de refuerzo 162 que tiene una primera porción de extremo 164 y una segunda porción de extremo 166. El segundo refuerzo de curvatura 160A comprende una parte de refuerzo principal 172 que tiene una primera porción de extremo 173 unida a la primera porción de extremo 164. El segundo refuerzo de curvatura 160A comprende una pieza de refuerzo secundaria 174 que tiene una primera porción de extremo 176 unida a una segunda porción de extremo 178 de la pieza de refuerzo principal 172. Una segunda porción de extremo 180 de la pieza de refuerzo secundaria 174 está unida a la segunda porción de extremo 166 de la primera pieza de refuerzo 162.

[0089] La parte de refuerzo principal 172 comprende una primera superficie de encolado unida por encolado 167 a una primera porción interna de laminado/superficie de encolado 168 del laminado interior 122, la primera porción de laminado interior 168 cubriendo parcialmente la primera parte 130 del segundo núcleo de concha 120 con la segunda curva 126. La parte de refuerzo secundaria 174 comprende una segunda superficie de encolado unida por encolado 169 a una segunda porción de laminado interior/superficie de encolado 170 del laminado interior 122, la segunda porción de laminado interior 170 cubriendo parcialmente la segunda parte 132 del segundo núcleo de concha 120 con la segunda curva 126. El segundo refuerzo de curvatura 160A puede co-infundirse con el segundo laminado interior 122. El segundo refuerzo de curvatura 160A tiene una sección transversal en forma de cuña. Un refuerzo de curvatura en forma de cuña puede permitir grandes superficies de encolado.

[0090] La figura 11 muestra una sección transversal de una parte del borde de salida de una pala de turbina eólica ejemplar según la invención. La pala de turbina eólica 100E/segunda parte de concha de pala 112 comprende un refuerzo de curvatura también denominado segundo refuerzo de curvatura 160B. El segundo refuerzo de curvatura 160B está dispuesto en el segundo laminado interior 122 de la segunda parte de concha de pala 112 que tiene una segunda curva 126. El segundo refuerzo de curvatura 160B comprende una primera parte de refuerzo curvada 162 que tiene una primera porción de extremo 164 y una segunda porción de extremo 166. La primera porción de extremo 164 comprende una primera superficie de encolado unida por encolado 167 a una primera porción interior de laminado/superficie de encolado 168 del laminado interior 122, la primera porción de laminado interior 168 cubriendo parcialmente la primera parte 130 del segundo núcleo de concha 120 con la segunda curva 126. La segunda porción de extremo 166 comprende una segunda pestaña de encolado unida por encolado 169 a una segunda porción interior de laminado/superficie de encolado 170 del laminado interior 122, la segunda porción de laminado interior 170 cubriendo parcialmente la segunda parte 132 del segundo núcleo de concha 120 con la segunda curva 126. El segundo refuerzo de curvatura 160B puede co-infundirse con el segundo laminado interior 122.

[0091] Debe entenderse que los primeros refuerzos de curvatura similares a los segundos refuerzos de curvatura 160, 160A, 160B pueden incorporarse en las primeras partes de concha de pala de las palas de turbina eólica ilustradas en la figura 7 y en la figura 8, por ejemplo, con o sin insertos de relleno. Además, se pueden incorporar segundos refuerzos de curvatura 160, 160A, 160B en la segunda parte de concha de pala de la pala de turbina eólica ilustrada en la figura 8.

[0092] La invención se ha descrito con referencia a modos de realización preferentes. Sin embargo, el alcance de la invención no se limita a los modos de realización ilustrados, y se pueden llevar a cabo alteraciones y modificaciones sin desviarse del alcance de la invención que se define por las siguientes reivindicaciones. 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.

Lista de números de referencia

2 turbina eólica

4 torre

6 góndola

8 buje

10 pala

14 punta de pala

15 sección de extremo de punta

16 raíz de la pala

17 cara de extremo de raíz

18 borde de ataque

20 borde de salida

22 eje de pitch

24 parte de concha de pala del lado de la presión/parte de concha de pala a barlovento

26 parte de concha de pala del lado de succión/parte de concha de pala a sotavento

28 líneas de unión/juntas de encolado

29 horizontal

30 región de raíz

región de transición

región de perfil alar

perfil alar

lado de presión/lado a barlovento lado de succión/lado a sotavento borde de ataque

borde de salida

cuerda

línea de curvatura/línea media

, 100A, 100B, 100C, 100D, 100E pala de turbina eólica

contorno perfilado

borde de ataque

borde de salida

cuerda

primera parte de concha de pala lado de presión

segunda parte de concha de pala lado de succión

junta de encolado del borde de salida primer núcleo de concha

primer laminado interior

primer laminado exterior

segundo núcleo de concha segundo laminado interior segundo laminado exterior segunda curva

segundo ángulo de curvatura primera parte del núcleo de concha segunda parte del núcleo de concha primera tangente

segunda tangente

sección truncada

segundo inserto de relleno 140 primer lado del inserto de relleno

142 segundo lado del inserto de relleno

144 tercer lado del inserto de relleno

146 superficie de encolado

150 primera curva

152 primer ángulo de curvatura

154 primer inserto de relleno

160 refuerzo de la segunda curva

162 primera pieza de refuerzo

164 primera porción de extremo

166 segunda porción de extremo

167 cola

168 primera porción laminada interior

169 cola

170 segunda porción laminada interior

172 pieza de refuerzo primaria

173 primera porción de extremo de la pieza de refuerzo primaria 174 pieza de refuerzo secundaria

176 primera porción de extremo de la pieza de refuerzo secundaria 178 segunda porción de extremo de la pieza de refuerzo primaria 180 segunda porción de extremo de la pieza de refuerzo secundaria c longitud de cuerda

d^t posición de máximo grosor

d^f posición de curvatura máxima

d^p posición de la curvatura máxima en el lado de presión f curvatura

l^f distancia longitudinal entre los bastidores de los extremos de raíz l^o extensión longitudinal del voladizo de la punta de la pala L longitud de la pala

r radio local, distancia radial desde la raíz de la pala

t grosor

D diámetro de la raíz de la pala

ñ y curvatura previa

X eje longitudinal

R eje de referencia

HF altura de la sección truncada

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una pala de turbina eólica (10) que se extiende desde un extremo de raíz (16) hasta un extremo de punta (14) a lo largo de un eje longitudinal y que comprende una región de raíz (30), una región de transición (32) y una región de perfil alar (34), comprendiendo la pala de turbina eólica

- un contorno perfilado con un borde de ataque (18) y un borde de salida (20) y una cuerda (60) que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida;

- una concha de pala con una primera parte de concha de pala (110) con un lado de presión y una segunda parte de concha de pala (112) con un lado de succión, la primera y la segunda parte de concha de pala se extienden desde el extremo de raíz hasta el extremo de punta y se unen a lo largo de una junta de encolado (114) del borde de salida;

- una primera tapa de larguero integrado en la primera parte de concha de pala;

- una segunda tapa de larguero integrado en la segunda parte de concha de pala; y

- una o más almas a cortante conectadas entre la primera tapa de larguero y la segunda tapa de larguero,

en el que una de la primera parte de la concha de pala y la segunda parte de la concha de pala comprende un núcleo de concha (120) dispuesto entre un laminado interior (122) y un laminado exterior (124), caracterizado porque el núcleo de concha comprende una curva (126) que tiene un ángulo de curvatura de al menos 60 grados entre una primera parte (130) del núcleo de concha y una segunda parte (132) del núcleo de concha.

2. Pala de turbina eólica según la reivindicación 1, en la que el ángulo de curvatura (128) está en el intervalo de 80 grados a 100 grados.

3. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la segunda parte (132) del núcleo de concha forma parte de una sección truncada en el borde de salida.

4. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la segunda parte (132) del núcleo de concha al menos en una primera sección transversal y/o una segunda sección transversal tiene una altura de al menos 0,

4*HF, donde HF es la altura de la sección truncada en la sección transversal respectiva.

5. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la curva (126) tiene un radio interior de menos de 200 mm.

6. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la curva (126) tiene un radio exterior de menos de 200 mm.

7. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se dispone un inserto de relleno (138) entre el núcleo de concha y el laminado exterior en la curva.

8. Pala de turbina eólica según la reivindicación 7, en la que el inserto de relleno (138) tiene una sección transversal en forma de cuña perpendicular a la dirección longitudinal, un primer lado del inserto de relleno orientado hacia el núcleo de concha y un segundo lado del inserto de relleno que forma al menos una parte de una sección truncada en el borde de salida.

9. Pala de turbina eólica según la reivindicación 8, en la que el segundo lado del inserto de relleno al menos en una primera sección transversal y/o una segunda sección transversal tiene una altura en el rango de 0,05*HF a 0,4*HF, donde HF es la altura de la sección truncada en la sección transversal respectiva.

10. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el inserto de relleno comprende un material seleccionado entre un polímero termoplástico, un polímero termoendurecible, un material compuesto, un material polimérico espumado y madera de balsa.

11. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el laminado exterior comprende una superficie de encolado para una junta de encolado del borde de salida de la pala de turbina eólica.

12. Pala de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que se dispone un refuerzo de curvatura (160) en el laminado interior de la primera parte de concha de pala o la segunda parte de concha de pala, comprendiendo el refuerzo de curvatura una primera pieza de refuerzo que tiene una primera porción de extremo unida a una primera porción laminada interior del laminado interior, teniendo la primera pieza de refuerzo una segunda porción de extremo unida a una segunda porción laminada interior del laminado interior, la primera porción laminada interior cubriendo parcialmente la primera parte del núcleo de concha y la segunda porción laminada interior cubriendo parcialmente la segunda parte del núcleo de concha.

13. Una parte de concha de pala (112) para un lado de presión y/o un lado de succión de una pala de turbina eólica (10), extendiéndose la parte de concha de pala desde el extremo de raíz (16) hasta el extremo de punta (14) con una superficie de encolado para una junta de encolado del borde de salida, la parte de concha de pala comprendiendo una tapa de larguero integrado en la parte de concha de pala, en la que la parte de concha de pala comprende un laminado interior (122) y un laminado exterior (124), y un núcleo de concha (120) dispuesto entre el laminado interior y el laminado exterior, caracterizado porque el núcleo de concha comprende una curva (126) que tiene un ángulo de curvatura de al menos 60 grados entre una primera parte del núcleo de concha y una segunda parte del núcleo de concha.

14. Un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica (10) que se extiende desde un extremo de raíz (16) hasta un extremo de punta (14) a lo largo de un eje longitudinal y que comprende una región de raíz (30), una región de transición (32) y una región de perfil alar (34), la pala de turbina eólica comprendiendo un contorno perfilado con un borde de ataque (18) y un borde de salida (20) y una cuerda (60) que se extiende entre el borde de ataque y el borde de salida, una concha de pala con un lado de presión y un lado de succión unidos a lo largo de una junta de encolado del borde de salida, una primera tapa de larguero integrado en el lado de presión de la concha de pala, una segunda tapa de larguero integrado en el lado de succión de la concha de pala, y una o más almas a cortante conectadas entre la primera tapa de larguero y la segunda tapa de larguero, comprendiendo el procedimiento

- disponer un material de refuerzo exterior para un laminado exterior en una concha de molde;

- disponer un núcleo de concha (120) sobre el material de refuerzo exterior, en el que disponer un núcleo de concha comprende formar una curva (126) que tiene un ángulo de curvatura de al menos 60 grados entre una primera parte del núcleo de concha y una segunda parte del núcleo de concha;

- disponer un material de refuerzo interior para un laminado interior en el núcleo de concha;

- añadir resina al material de refuerzo interior y al material de refuerzo exterior; y

- curar la resina.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, en el que el procedimiento comprende disponer un inserto de relleno (138) entre el núcleo de concha y el material de refuerzo exterior en la curva.