HELICÓPTERO

DESCRIPCIÓN

El objeto de la presente invención es un procedimiento para la limpieza de palas de aerogeneradores mediante la proyección de productos líquidos a alta presión desde un helicóptero. Estado de la técnica

Es bien conocida por los expertos en la materia la pérdida de producción de los aerogeneradores por la denominada rotura del perfil aerodinámico. Esto sucede cuando la suciedad ambiental producida por el polvo, humedad, contaminación, impacto de insectos y ausencia de lluvia durante un determinado periodo de tiempo hacen que esa rotura del perfil y el peso acumulado en la superficie de las palas provoquen pérdidas de producción que se estiman entre un 5% y un 25%. De igual modo, está suficientemente contrastado que, tras una limpieza eficaz, los valores productivos regresan a su estado original, como se puede leer en [Double Stall. C. Bak et al. Riso National Laboratory, Roskilde, June 1998, ISBN 87-550- 2417-3] o en [Dust effect of the Performance of Wind Turbine Airfoils. N. Ren et al. Journal of Electromagnetic Analysis & Applications, 2009, 1 : 102-107, June 2009].

La limpieza de palas de aerogeneradores, tradicionalmente, se realiza de forma manual, con grúas elevadoras independientemente de las estructuras del aerogenerador o mediante un sistema de elevación con poleas a través del rotor, en contacto físico con elementos móviles de la turbina. Este sistema es lento, costoso, requiere más mano de obra y conlleva riesgos tanto para el personal como para la estructura del aerogenerador.

Existe también un método automático mediante tuberías fijadas a la estructura que emiten un chorro de agua con detergentes a 50 bar de presión durante un tiempo considerable mientras que las palas giran. De esta manera se intenta simular los efectos limpiantes de la lluvia. Este método, sin embargo, no ataca todos los ángulos de las palas con la misma efectividad, ni la cara frontal de las palas que son, precisamente, las que más superficie limpia precisan. La cantidad de agua utilizada es elevada y su implementación y coste es considerable. Por tanto, el mantenimiento de los aerogeneradores es una necesidad plenamente admitida dentro de los costes operacionales y que es necesario reducir para aumentar la rentabilidad, ya que los métodos conocidos actualmente son lentos, costosos y con un riesgo elevado del personal a cargo de realizar las operaciones de limpieza, como por ejemplo, el sistema descrito en nUp. //www, pro- bel ca/Produc¾AndServ ^; ce¾-Bi¾ ieAcce¾sEquip;r ent.hnr l

También son conocidos los documentos US2013133199 o en ES2381351 basados en la propia modificación de la pala, lo cual es impracticable para los aerogeneradores instalados. Por otro lado, la limpieza mediante helicópteros es ampliamente utilizada en aisladores de alta tensión. El documento WO2011042011 describe un sistema de limpieza mediante agua a presión con helicópteros especialmente indicado para aisladores de alta tensión. No obstante, este método de limpieza con helicóptero, al igual que otros conocidos (FR2586194, IT1244559, GB2261772 o JPH0268297) no son directamente aplicables a la limpieza de palas de aerogeneradores. En primer lugar, el equipo de limpieza varía, siendo necesaria una adecuación de las presiones de salida del agua, una adecuación del ángulo de ataque, una rotación de la boquilla de salida y del conjunto de la pértiga para obtener unos tiempos de ejecución rentables y seguros. Además, hay que tener en cuenta que los aerogeneradores están en zonas de fuerte viento, al contrario que la mayoría de las líneas de alta tensión, lo que contribuye notablemente en la precisión de la limpieza y que requiere una solución propia.

Por otro lado, cada vez es más común la existencia de campos eólicos offshore, en los cuales es imposible el empleo de los sistemas de limpieza tradicionales (como los camiones con autobomba), y en los cuales se hace aún más necesario el uso de sistemas de limpieza aerotransportada.

Además, las exigencias legales en cuanto a los sistemas aerotransportados hacen que cualquier posibilidad de usar unos sistemas en otras aplicaciones sea totalmente descartable. Es decir, que la normativa aeronáutica exige que para cada aplicación, los sistemas sean validados, con lo que un experto en la materia descartaría la aplicación directa de los sistemas para limpieza de aisladores.

Descripción de la invención Es un objeto de la presente invención un procedimiento para la limpieza de palas de aerogeneradores de forma rápida, efectiva y segura. Actualmente, los medios de limpieza emplean operarios izados por grúas que paralizan la actividad del aerogenerador durante una jornada. El método propuesto por la presente invención permite que, a los 45 minutos aproximadamente, y dependiendo del tamaño del aerogenerador, reemprender su funcionamiento. Por tanto, se trata de un procedimiento y un aparato más eficaz y rentable que los sistemas conocidos.

Además, la presente invención determina una presión de trabajo que facilita un nivel de limpieza óptimo sin deterioro de las superficies de las palas, ya que un inadecuado ajuste de la presión puede causar daños en las superficies detectadas con el tiempo, en caso de ser una presión elevada, mientas que una baja presión no alcanza a limpiar correctamente todas las zonas críticas de las palas.

La presión de trabajo también determina uno de los parámetros esenciales para alcanzar la mayor distancia de trabajo entre el helicóptero y las palas de los aerogeneradores, asunto vital para la seguridad del sistema y de la tripulación. Las mejoras hidrodinámicas del dispositivo de limpieza han permitido alcanzar distancias más grandes del líquido limpiador, siempre a la presión adecuada para una limpieza correcta. Así, los elementos más relevantes para obtener las mejoras han sido la incorporación de una bomba de alta presión, que con la variación de la sección y geometría de los conductos, así como la incorporación de una boquilla de salida del producto orientable permite atacar desde un ángulo óptimo la superficie de la pala a tratar.

Más concretamente, en un primer aspecto de la invención, el aparato de limpieza de palas de aerogeneradores desde helicóptero que está conectado con un depósito embarcado en el helicóptero que contiene un agente limpiador líquido adecuado para su empleo en palas de aerogeneradores y estando embarcado en dicho helicóptero sobre una plataforma de soporte comprende:

una bomba de alta presión que impulsa el agente limpiador desde el depósito a una pértiga a una presión de trabajo determinada;

donde dicha pértiga es móvil horizontalmente y verticalmente de forma que:

es desplazable horizontalmente entre una primera posición replegada y una segunda posición desplegada;

es desplazable verticalmente hacia abajo sólo cuando está en posición desplegada desde una primera posición en línea con la carlinga del helicóptero hasta una segunda posición inferior;

donde la pértiga comprende en un extremo una boquilla orientable manejada desde un mando de giro dispuesto en una zona abierta de la carlinga del helicóptero;

y estando dicha boquilla orientable configurada para expulsar el agente limpiador a la presión de trabajo perpendicularmente a la superficie de la pala del aerogenerador objeto de limpieza.

En una realización particular del aparato, la presión de trabajo determinada es superior a 20 bar e inferior a 138 bar, siendo preferiblemente la presión de trabajo determinada comprendida entre 110 bar y 130 bar.

En otra realización particular del aparato, la primera posición replegada la pértiga está en una posición paralela al eje longitudinal del helicóptero y donde en la segunda posición desplegada la pértiga está a 45° de dicho eje longitudinal. En un segundo aspecto de la invención se reivindica el helicóptero que embarca, al menos, un aparato de limpieza de acuerdo con lo indicado anteriormente.

Finalmente, en un tercer aspecto de la invención, se reivindica el método de limpieza de palas de aerogeneradores desde un helicóptero que embarca al menos un aparato de limpieza como el descrito, con dichos aerogeneradores comprendiendo una primera pala (1) dispuesta perpendicular a la horizontal definida por el suelo y una segunda y tercera palas (2,3) a 30° respecto de la horizontal definida por el suelo que se caracteriza porque comprende las etapas de:

i. aproximar el helicóptero al aerogenerador hasta alcanzar una distancia de seguridad respecto de la primera pala del aerogenerador;

¡i. desplegar la pértiga hasta alcanzar un ángulo de 45° respecto del eje longitudinal del helicóptero;

Ni. desplazar verticalmente el helicóptero desde el vértice superior de la primera pala hasta la zona media de dicha primera pala mientras se lanza el agente limpiador sobre la superficie anterior de dicha primera pala a una presión de trabajo comprendida entre

110 y 130 bar y con la boquilla orientable de la pértiga perpendicular a dicha superficie anterior;

iv. una vez que el helicóptero alcanza la zona media de la primera pala, en su superficie anterior:

a. desplazar hacia abajo la pértiga mientras que el helicóptero se aleja de la primera pala de tal forma que se mantenga la distancia de seguridad constante entre la boquilla orientable de la pértiga y la superficie anterior de la pala; y b. mantener perpendicular el ángulo de incidencia de la boquilla orientable sobre la superficie anterior de la primera pala;

v. repetir con la superficie posterior de la primera pala los pasos iii) y iv)

vi. y donde una vez finalizada la limpieza de la primera pala en sus superficies anterior y posterior:

a. continuar con la superficie anterior de la segunda y tercera palas, de tal forma que en estas palas el movimiento diagonal lo realiza el propio helicóptero, siempre con la pértiga inclinada hacia abajo y con la boquilla orientada de tal forma que el agente limpiador incida perpendicularmente sobre la superficie anterior de las palas;

vii. y donde, finalmente, con el helicóptero en tierra, se produce una rotación de la segunda o tercera pala hasta colocarlas en posición perpendicular al suelo, bloqueándose y repitiéndose los pasos i) a iv) con cada una de las caras posteriores de la segunda y tercera pala.

En una realización particular del método, la distancia de seguridad es de 50 metros. En otra realización particular de dicho método la aproximación del helicóptero al aerogenerador se produce con la pértiga bloqueada y en paralelo al borde de ataque del propio helicóptero siempre que la velocidad del viento sea inferior a 25 nudos y en una posición tal que la pértiga del aparato de limpieza quede a sotavento.

Igualmente el sistema es válido para evitar el hielo y la nieve en los aerogeneradores, que también reducen el rendimiento del aerogenerador, para lo que se podría incluso emplear un agente de limpieza anticongelante o incluso agua caliente.

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, aditivos, componentes o pasos. Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que restrinjan la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas. Breve descripción de las figuras

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.

FIG 1 - Muestra una vista lateral y una vista frontal de un aerogenerador.

FIG 2 - Muestra una vista del aparato de limpieza objeto de la invención.

FIG 3 - Muestra una primera vista del aparato de limpieza a bordo de un helicóptero. FIG 4 - Muestra una segunda vista del aparato de limpieza a bordo de un helicóptero.

Exposición de un modo detallado de realización de la invención

A la hora de describir un ejemplo práctico de realización de la presente invención es importante tener en cuenta que el helicóptero 100 a utilizar puede ser cualquiera capaz de soportar al aparato de limpieza 10. Este aparato de limpieza 10, por otro lado, habrá de estar homologado para el tipo de helicóptero 100 donde se instale. En todo caso, el aparato de limpieza comprende las siguientes partes esenciales, como mejor se aprecia en la figura 2: una bomba de alta presión 1 1 , una plataforma de soporte 12, un mando de giro de la pértiga 13, la propia pértiga 14 que incluye una boquilla orientable 14a y los equipos de accionamiento y control 15 necesarios para el correcto funcionamiento del aparato 10.

Por otro lado, y también embarcado en el helicóptero 100 se instala un depósito 101 configurado para almacenar el agente limpiador que consiste en agua, agua destilada, jabón y otros productos específicos utilizados para la limpieza del tipo de superficies y material de las palas de los aerogeneradores. Al igual que el aparato de limpieza 10, el depósito 101 tiene que estar homologado para el tipo de helicóptero 100 donde ha de embarcar.

Así pues, el método de limpieza de aerogeneradores desde helicóptero, objeto también de la presente invención comprende, lógicamente, una serie de etapas preparatorias, como son la preparación del equipo de trabajo y de los productos de limpieza, examinar el entorno de trabajo y valorar las condiciones atmosféricas, midiéndolas para planificar la ruta de trabajo en función de las mismas, es decir, estableciendo la ruta y el orden de limpieza de los aerogeneradores, por ejemplo, en función de las condiciones del viento para cada hora del día. En paralelo, el helicóptero 100 reposta combustible y agente limpiador, arrancando posteriormente y realizando las oportunas comprobaciones de vuelo, incluyendo la comprobación del funcionamiento del aparato de limpieza 10 embarcado, y especialmente la presión de salida, comprendida entre los 110-130 bar de forma preferente, no pudiendo ser superior a los 138 bar ni inferior a los 20 bar en ningún caso. Tras esta comprobación, el helicóptero 100 despega.

Así pues, el método de limpieza de palas de aerogeneradores comprende las etapas de bloquear las palas del aerogenerador, donde una de las palas 1 está en posición de 90° con respecto a la horizontal definida por el suelo, esto es, directamente apuntando al cielo, como se representa en la figura 1.

Posteriormente se produce la aproximación del helicóptero 100 al aerogenerador con la pértiga 14 bloqueada y en paralelo al borde de ataque del propio helicóptero 100, esto es, apuntando recta hacia el frente, como se muestra en la figura 3. Esta aproximación se realiza siempre que la velocidad del viento sea inferior a 25 nudos y en una posición tal que la pértiga 14 del dispositivo de limpieza 10 quede a sotavento, ya que de lo contrario el agente limpiador impactaría en el propio helicóptero.

En el caso de que la velocidad del viento sea superior a 25 nudos o se detecte algún tipo de problema en el aparato de limpieza 10 o en el propio helicóptero 100, lógicamente se producirá el aterrizaje del mismo.

Con el helicóptero 100 a una distancia aproximada de 50 metros respecto de la pala 1 del aerogenerador se desbloquea la pértiga 14 del aparato de limpieza 10 de tal forma que: a) Con la primera pala 1 vertical, es decir, perpendicular al suelo, la pértiga 14 se despliega en un ángulo de 45° respecto del eje longitudinal del helicóptero 100.

b) El helicóptero 100 realiza un desplazamiento vertical desde el vértice superior de la pala 1 hasta la zona media de dicha pala 1 , en su superficie anterior 1 a, mientras se lanza el agente limpiador a una presión de trabajo comprendida entre 1 10 y 130 bar y con la boquilla orientable 14a perpendicular a la superficie objeto de limpieza.

c) Una vez que el helicóptero 100 alcanza la zona media de la pala 1 , en su superficie anterior 1 a, se desplaza hacia abajo la pértiga 14 mientras que el helicóptero 100 se aleja de la pala 1 de tal forma que se mantenga una distancia constante de seguridad entre la boquilla orientable 14a de la pértiga 14 y la superficie anterior 1 a de la pala 1 y donde el ángulo de incidencia de la boquilla orientable 14a se mantiene aproximadamente perpendicular a la superficie sometida a limpieza.

d) Con la superficie posterior 1 b de la primera pala 1 se repiten los pasos b) y c) de limpieza.

e) Una vez finalizada la limpieza de la pala 1 se continua con la superficie anterior (2a, 3a) de la segunda y tercera palas (2,3) que son las dispuestas en diagonal, a 30° respecto de la superficie definida por el suelo. En estas palas (2,3) el movimiento diagonal lo realiza el propio helicóptero 100, siempre con la pértiga 14 inclinada hacia abajo y con la boquilla 14a orientada de tal forma que el chorro sea perpendicular a la superficie anterior (2a, 3a) de las palas (2,3).

f) Finalmente, el helicóptero 100 aterriza y permanece a la espera de que el aerogenerador realice una rotación de la segunda o tercera pala (2,3) hasta colocarlas en posición perpendicular al suelo, bloqueándose y repitiéndose los pasos a), b) y c) del proceso de limpieza con cada una de las caras posteriores (2b, 3b) de la segunda y tercera pala (2,3).

g) Con la limpieza de todas las superficies de las palas se termina el proceso.

Lógicamente la pértiga 14 tiene impedido el movimiento vertical hacia arriba, para impedir el choque de ésta con las aspas del helicóptero 100. Por otro lado, también es importante reseñar que la boquilla orientable 14a está controlada de tal forma que el ángulo de incidencia del agente limpiador sobre la superficie objeto de limpieza ha de ser lo más próxima posible a 90°, i.e. lo más perpendicular posible, obteniendo un mayor rendimiento en la limpieza, puesto que el poder de limpieza es mayor cuanto más perpendicular es el ángulo de ataque.

Nótese que la distancia de seguridad de 50 metros es para el despliegue de la pértiga 14 que, lógicamente, en posición desplegada dejará la boquilla 14a a una distancia sustancialmente inferior y próxima a la de la superficie objeto de la limpieza.

La boquilla orientable 14a está controlada por el operador desde el mando de giro de la pértiga 13, que permite, no sólo desplegar y replegar la pértiga 14, sino también, a través de un mando, girar la boquilla 14a hasta que el chorro de agente limpiador sea sustancialmente perpendicular a la superficie que se está limpiando.