DISPOSITIVOS UTILIZADOS

DESCRIPCIÓN

Campo de la invención

Las palas son uno de los elementos más críticos del aerogenerador. Su montaje es complejo y costoso y durante la vida útil de un aerogenerador, las palas necesitan ser reparadas. El método propuesto logra el montaje, sustitución o reparación de las palas sin la necesidad de grandes grúas y solventando los problemas del desenganche inicial debidos al tilt y coning de la pala.

Antecedentes

Los aerogeneradores tienen un montaje y un mantenimiento costoso debido a que los principales elementos que los componen operan a una considerable altura del suelo. Las palas son uno de los elementos más críticos del aerogenerador y su montaje o reparación requiere de grandes grúas que lleguen o superen la altura del buje (HH Hub Heigh).

Desde hace años existe una corriente tecnológica en torno al craneless o sustitución de palas sin el uso de grúa. Son múltiples las tecnologías centradas en la bajada de la pala en vertical para depositarla en el suelo y posteriormente volver a izarla. Entre estas soluciones se encuentran las tecnologías que emplean cables y polipastos para el descenso e izado de la pala. Pero, además se necesita el acompañamiento de complejos dispositivos rígidos que se anclan a la raíz de la pala o la abrazan en diferentes partes de su superficie, permitiendo alinear la pala y desembocaría del buje. La pala tiene una inclinación a respecto a un plano horizontal por el tilt de la góndola y por el coning de la pala respecto al buje. Esta inclinación dificulta el desenganche y la fase de descenso inicial la pala.

La patente US201400100658A1 monta varias extensiones a modo de pernos, siendo dichas extensiones más largar que los propios pernos. Posteriormente se mueve la pala a una posición intermedia usando dichas extensiones a modo de perno de soporte.

La patente EP2369174A1 utiliza una plantilla adaptadora, donde tiene conectados unos cabestrantes, y pernos de mayor longitud que el resto de pernos de soporte. Desenroscando las tuercas de los pernos de mayor longitud se va descendiendo la pala hasta que se pueden añadir unas cadenas de soporte.

La patente US10113530B2 utiliza cables anclados que se regulan a través de unas tuercas de soporte. También utiliza diversos utensilios que abrazan la pala por el exterior. Los cables usados tienen bloques de tope y caequillos a lo largo del cable para hacer de tope mecánico durante la bajada inicial de la pala. Las poleas utilizadas se encuentran ubicados sobre el rodamiento de la pala o exteriormente al buje. Ninguna de las patentes del estado de la técnica logra solventar el problema de la inclinación inicial de la pala debido al coning y al tilt. Inclinación que puede verse agravada por el viento que incide sobre la pala y que puede hacerla golpear contra la torre.

Descripción

Un objeto de la invención es lograr el descenso de la pala hasta el suelo sin la necesidad de grandes grúas externas y alojando todos los polipastos necesarios en el interior del buje en vez de en el suelo, logrando que toda la carga reaccione colgada en el interior del buje.

Es un objeto de la invención utilizar un dispositivo de alineación y embocado para descolgar la pala los 200 - 400 mm iniciales teniendo en cuenta la disposición del centro de gravedad de la pala debido al ángulo a respecto al plano horizontal debido a la inclinación de la pala por el tilt y el coning.

Es otro objeto de la invención que el cable utilizado en el dispositivo de alineación y embocado de la pala tiene acoplado en el extremo final del cable un elemento de conexión formado por: una zona roscada en su parte inferior y una zona tronco-cónica en la parte superior.

Es otro objeto de la invención completar el conjunto con un dispositivo de descenso que utiliza un polipasto sin tambor que gracias a un determinado número de reenvíos logra trabajar a la carga necesaria.

Es otro objeto de la invención que el método de descenso/ascenso tenga el mínimo número de pasos, resaltando la sencillez de ejecución de todos ellos:

Paso 1- Se fijan en el interior de la estructura del buje al menos dos polipastos: al menos uno para el dispositivo de alineación y embocado y otro para el dispositivo de descenso. Los polipastos se transportan por el interior del aerogenerador de forma manual, por lo que su peso debe ser reducido.

Paso 2- El cable (o cables) del primer dispositivo y el elemento de conexión de su extremo pasa por el interior del agujero del rodamiento al que se le ha retirado el perno que lo fija y finalmente, se atornillan al inserto de la raíz de la pala, procurando que quede siempre lo más cercano al centro de gravedad CG.

Paso 3- Se descuelga la pala una distancia, preferentemente entre 200 y 400mm, utilizando los cables del dispositivo de alineación y embocado, que están perfectamente coordinados entre sí gracias al uso de al menos una polea, porque durante la compensación del ángulo a que tiene la pala frente al buje, puede que solamente trabaje uno de los cables y debe ser capaz de soportar todo el peso de la pala. Situación que no se ha conseguido solucionar hasta ahora con el estado de la técnica conocido.

Paso 4- Se fija la pala. Entra en funcionamiento el dispositivo de descenso conectándose a dos o más insertos de la pala. Se retira el dispositivo de alineación y embocado y la fijación.

Paso 5- Se sube la eslinga auxiliar de la punta de la pala con una cuerda instalada en la nacelle para colocar la eslinga a la altura adecuada sin necesidad del empleo de cestas elevadoras.

Paso 6- Se procede al descenso de la pala con la ayuda de los elementos del dispositivo de descenso y de una grúa auxiliar externa que opera sobre la punta de la pala.

Una vez realizada la reparación pertinente o la extensión de la pala, se procede al izado de la pala, realizando los pasos citados en el sentido inverso. En el embocado final de la pala pueden utilizarse tres polipastos (en vez de dos) y unos pines centradores atornillados en los insertos para ayudar en el embocado final.

De lo descrito se desprenden las siguientes ventajas:

La rapidez en la reparación o en la extensión de una pala (por ejemplo, añadiéndole un extender en la zona de raíz de pala) es muy importante para minimizar los costes de mantener el aerogenerador parado. Cuantos menos elementos haya que instalar y utilizar, más efectivo será el proceso de descenso/ascenso de la pala.

Empleo mínimo de utillajes (polipastos con sus correspondientes cables, rigidizadores, poleas y quita-vueltas), de baja inversión y rápida movilización.

- Manipulación de pala desde los insertos de raíz, única zona diseñada para conectar la pala al exterior, prescindiendo de medios de soporte sobre la superficie de la pala, lo que evita daños en la manipulación.

- Bajo número de operarios: 2 en los polipastos en interior del buje y otro más en la grúa auxiliar del suelo. - Tiempo: 1 día para instalar el sistema, bajar y subir una pala y desinstalar el sistema.

Breve descripción de los dibujos

A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta. La figura 1 muestra el rotor seccionado con el dispositivo de alineación y embocado y una parte de la pala a descender.

La figura 2 muestra una vista superior de la pala y su rodamiento, donde viene señalada la posición del centro de gravedad CG.

La figura 3 presenta el rotor seccionado lateralmente con la pala colgando y el ángulo debido al coning y al tilt.

La figura 4 muestra el rotor de la figura anterior cuando comienza su descenso, se equilibra y el giro de la pala queda contrarrestado.

La figura 5 muestra los cables y el elemento de conexión en su extremo.

La figura 6 representa una sección del rodamiento y de la raíz de pala con un cable atornillado.

La figura 7 muestra el detalle de una sección de la raíz de la pala y los pines centradores.

La figura 8 muestra el rotor seccionado visto desde arriba, con el dispositivo de descenso anclado en el buje.

La figura 9 muestra una vista en planta de la raíz de pala con un detalle de la barra rigidizadora.

La figura 10 muestra el rotor seccionado lateralmente con detalles del anclaje del dispositivo de descenso.

Las figuras 11 , 12 y 13 muestran la secuencia de descenso de la pala.

Descripción detallada

El método descrito utiliza varios polipastos, todos ellos fijados en el interior del buje de forma que toda la carga de la pala reacciona colgada en el interior del buje. Son elementos limitados por el peso máximo permitido para ser acarreado por al menos una persona que trabaja en el interior de un aerogenerador. Son elementos pequeños que pueden requerir de poleas que repartan e igualen la carga.

Se utilizar al menos un polipasto o elemento de izado para conformar el dispositivo de alineación y embocado. Y se utiliza un polipasto eléctrico sin tambor para el dispositivo de descenso.

Tal y como se muestra en la figura 1 el buje (1) está seccionado y se muestra el interior del buje (2). En la parte superior del buje (1), en la pista fija de la unión con las palas superiores y utilizando una viga auxiliar (3) se ancla el dispositivo de alineación y embocado formador por al menos un polipasto y preferentemente dos. Toda la carga de la pala reacciona colgando en el interior del buje (2). Según esta realización práctica, cada uno de los polipastos del dispositivo de alineación y embocado (4) trabaja con cables (5) cuyo mayor requerimiento es que tienen que atravesar los agujeros del rodamiento (8) y anclarse en el inserto o T-bolt (9) de la raíz de la pala. Para lograr elevar la capacidad de carga, ya que un solo inserto (9) no puede soportar el peso total de la pala y el movimiento de la pala puede hacer que toda la carga esté debajo de un único polipasto (4), es necesario desdoblar la carga con una polea (10). Con las poleas (10) se asegura que los dos cables soporten la misma carga. La interface entre polipasto (4) y polea (10) es con un juego de cadenas (6). La interface entre la polea (10) y el inserto (9) de la raíz de pala incluye un quita-vueltas (7).

Como se muestra en la figura 2, el centro de gravedad CG (señalado con un círculo) puede estar por delante o por detrás de la pareja de agujeros del rodamiento (8) que atraviesan los cables (5) antes de roscarse en los insertos (9) de la raíz de la pala. Si la pala se desemboca utilizando elementos rígidos como barras roscadas o similares, con cualquier desplazamiento del CG, dichos elementos se doblan. Trabajar con cables (5) permite el giro de la pala, un elemento rígido no. Según esta realización práctica, los puntos donde se colocan los pares de cables son simétricos. Están prácticamente alineados y lo más cerca posible con el CG.

En cuanto se sueltan el resto de tuercas de los pernos y la pala queda colgando de los cables (5), esta tiende a girar por el coning y el tilt. Hay 5 ^e de tilt. Los cables (5) tienen que estar muy bien coordinados entre si, ya que hay momentos en los que solamente trabaja uno de ellos. Por ejemplo, un pequeño golpe de viento puede desplazar el centro de gravedad CG y obligar a que un solo cable soporte todo el peso.

Tal y como se muestra en la figura 3, la pala tiene una inclinación a respecto al plano horizontal, debido al coning y al tilt. Cuando se retiran las tuercas del resto de los pernos de la pala (11) y con los dos pares de cables sujetando la pala, esta se descuelga primero de la parte más externa del buje (1). La pala desemboca correctamente ya que puede girar gracias a que cuelga de cables, como se aprecia en la figura 4. Y todo ello sin dañar los pernos de la pala (11) que sobresalen de los insertos (9) de la raíz de la pala. El dispositivo de alineado es capaz de soportar la pala completa sobre un par de cables (5) gracias al efecto de la polea (10) que reparte el peso. Los cables (5) son muy sensibles a la torsión y el que actúen por parejas es favorecedor.

El dispositivo de alineación y embocado emplea cables (5) preferentemente metálicos para atornillarse a los insertos (9) previamente vaciados. En la figura 5 se muestra cómo el mayor requerimiento es que los cables (5) tienen que atravesar la pista del rodamiento (12) y concretamente sus agujeros (8) antes de atornillarse en el inserto (9) de la raíz de pala (13). Cada cable (5) tiene en su extremo un elemento de conexión y esta formado por dos piezas roscadas entre si. Una pieza tronco-cónica con rosca en su interior es la pieza superior (14). Y la pieza inferior (15) consta de una zona cilindrica roscada con un macho roscado sobresaliendo. La unión se realiza mediante el macho roscado existente en la parte cilindrica (15) y un agujero con rosca existente en el interior de la parte tronco-cónica (14).

Tal y como se muestra en la figura 6, las dimensiones del elemento de conexión son críticas para que puedan atravesar por los agujeros del rodamiento (8) con un diámetro alrededor de los 30mm. El agujero del rodamiento (8) está protegido con un casquillo centrador (16) para evitar dañar el cable (5) durante su movimiento. Dicho casquillo (16) es de un metal más blando que el cable (5) y se fija en el borde del agujero del rodamiento (8).

La figura 7 muestra una sección del rodamiento (12) y de la raíz de la pala (13) donde se encuentran los pines (17) utilizados para centrar la pala en el acercamiento final, cuando se esta subiendo. Los pines (17) están roscados en el inserto (9).

En la figura 8 se muestra una sección del buje (1), descubriendo el interior (2) y el dispositivo de descenso, que se encuentra anclado mediante una viga auxiliar (3) en la pista fija de la unión con las palas superiores. Las conexiones del dispositivo de alineación y del dispositivo de descenso pueden ser a través de vigas (3) conectadas a la unión buje - rodamiento o a la unión de pala - rodamiento. También pueden ser a través de cadenas conectadas a la unión de buje - rodamiento o a la unión de pala - rodamiento. Y por último pueden ser conexiones directas a los agujeros - tornillos de la unión de buje - rodamiento o a la unión de pala - rodamiento.

El dispositivo de descenso utiliza un polipasto sin tambor (18) que gracias a un determinado número de reenvíos (19) y su efecto de desmultiplicación, logra trabajar a la carga necesaria. Se añade una pletina rigidizadora (20) de en la raíz de pala (13). Dicha pletina (20) se acopla con el correspondiente cable (22) del dispositivo de descenso mediante un elemento de unión (21) perpendicular a la propia pletina. El elemento de unión (21) puede acoplarse en medio de la pletina (22) cuando esta se encuentra constituida por dos piezas unidas entre sí. El elemento de unión (21 ) tendrá dos conexiones con el cable (22) lo que se favorece el giro a posición horizontal de la pala, como se ve en la figura 9.

En la figura 10 se aprecia otra vista del dispositivo de descenso formado por el polipasto sin tambor (18) y su juego doble de poleas (19). El cable usado para el dispositivo de descenso es un cable pasante (22). Es decir, el cable que va a usarse está destensado y recogido en el interior del buje, cerca del buje o en la propia nacelle. Solamente se encuentra tensado el que está en el interior del polipasto (18).

El método seguido para el descenso de palas sin el uso de grúa comprende los siguientes pasos:

PAS01- Subir al buje (1) con los operarios los elementos de izado al completo, tanto para el dispositivo de alineación y embocado, como para el dispositivo de descenso. Anclarlos en el interior (2) seleccionando la realización preferente.

PASO 2- Retirar varias tuercas y pernos (11) de la raíz de la pala (13). Pasar los cables (5) de los polipastos (4) por sus respectivas poleas (10), pasarlos por el correspondiente agujero del rodamiento (8) previamente protegido con un casquillo (17) y roscarlos en el inserto del T-bolt (9). Los cables (5) del dispositivo de alineación y embocado trabajan emparejados y se roscan a través del elemento de conexión, disponiéndose simétricos y los más cercano del centro de gravedad (CG) de la pala. PASO 3- Descender la pala entre 200 y 400 mm efectuando, con la flexibilidad del cable, el giro debido al ángulo a del tilt y del coning. Fijar la pala.

PASO 4- Atornillar la pletina rigidizadora (20) en la raíz de pala (13). Unir el dispositivo de descenso con la pletina (20) mediante el elemento de unión (21) descentrado. El cable pasante (22) atraviesa el polipasto sin tambor (18) y su juego doble de poleas (19). Soltar el dispositivo de alineación y embocado.

PASO 5- Subir la eslinga auxiliar de la punta de la pala (23) con una cuerda instalada en la nacelle. Colocar la eslinga a la altura adecuada.

PASO 6- Descender la pala con la ayuda de una guía aplicada a la punta de la pala (23) sorteando la transición (24) y la parte inferior de la torre (25). El giro final de la pala antes de llegar al suelo, se hace con el elemento de unión (21) descentrado que anclan la pletina rigidizadora (20) y con la grúa auxiliar que tira de la eslinga de la punta de la pala (23).