“PROCESO DE FABRICACIÓN DE LA PALA DE UN AEROGENERADOR Y PALA DE

AEROGENERADOR ASÍ OBTENIDA”

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con el sector de las estructuras, proponiendo un proceso de fabricación de una estructura configurada por una serie de perfiles longitudinales unidos entre ellos que ofrece una optimización topológica y una reducción de peso en las estructuras en las que se aplica para combinarla con un sistema de unión o conexión entre componentes estructurales que permite una conexión entre los mismos sencilla, ligera y económica para su unión y transmisión de cargas. La presente invención es preferentemente aplicable en el sector eólico, para el desarrollo de componentes estructurales y su unión e integración en palas de aerogenerador, permitiendo el desarrollo de estructuras más económicas, ligeras y sencillas de fabricar y de transportar, pero alcanzando tamaños finales superiores a los admisibles hoy en día en el sector eólico y especialmente el sector eólico terrestre.

Estado de la técnica

En el sector de la captación de energía eólica, la tendencia actual es la de aumentar cada vez más la longitud de las palas de los aerogeneradores, de forma que el área barrida por las mismas sea mayor y por tanto la energía generada sea a su vez mayor en condiciones de viento similares, reduciendo así el coste de la energía.

El desarrollo de palas de aerogenerador de mayor tamaño implica también un aumento del peso de las mismas. Es más, el aumento de peso sigue una tendencia exponencial con la longitud, siendo éste mucho más significativo en palas cada vez más largas.

El sector eólico ha desarrollado una serie de soluciones y alternativas para combatir este efecto, y por medio de la innovación en las estructuras y los materiales ha ido consiguiendo adaptarse a las necesidades del mercado. La fabricación en materiales compuestos reforzados por fibra de vidrio inicialmente, y la actual introducción de fibra de carbono en los últimos modelos de pala de aerogenerador han sido decisiones que han permitido aumentar este tamaño. También la configuración estructural de la pala ha ido variando, buscando la optimización del peso y la respuesta estructural de las mismas. Sin embargo, la mayoría de los conceptos habituales se han centrado en estructuras monolíticas para los refuerzos estructurales principales en palas de aerogenerador también conocidos como caps, en ocasiones con empleo de estructuras sándwich con espumas o madera de balsa como material de relleno.

Estas soluciones, en principio ventajosas con respecto al estado de la técnica en determinados momentos de la evolución de la tecnología eólica, no hacen uso de una optimización topológica de las estructuras como sí la aprovechan otros sectores en donde la relevancia del peso de las estructuras es notablemente más importante, como el sector aeronáutico. Sin embargo, las soluciones estructurales y de fabricación del sector aeronáutico suelen implicar unos costes muy superiores a los que el sector eólico puede asumir.

Es por ello que se hace necesaria una solución estructural de pala que ofrezca una reducción de peso estructural con respecto a las soluciones actuales manteniendo unos niveles de coste de los componentes y de su fabricación equivalente o incluso más eficiente.

En este respecto, se han presentado varias soluciones con ánimo de ofrecer un sistema de refuerzo interno de la pala. Un ejemplo de ello es la patente US2019358911 que presenta un método para ensamblar un refuerzo con forma de doble T en el interior del perfil de la pala, en la zona donde la distancia entre la piel del intradós y el extradós es mayor. Dicha solución opta por una viga sencilla cuyo volumen y peso son menores que las vigas huecas y por incrementar el espesor de la piel en las zonas en las que debía sujetarse este refuerzo. Sin embargo, no resulta un método ni viable ni fiable ya que la instalación de los mismos es muy aparatosa y complicada y la forma de la viga puede no ser suficiente para aguantar las torsiones en el eje longitudinal de la pala.

Otro ejemplo son las invenciones PL2622211 y PL1808598 que muestran un modelo de refuerzo en forma de viga rectangular o cuadrada hueca hecho de material compuesto, matriz de polímero con fibras incorporadas. Esta solución está planteada para que se fabrique en dos mitades teniendo que unirlas posteriormente para que conformen el cuadrado. Este método de fabricación y el diseño del refuerzo interno tiene en contra que la distribución de cargas a lo largo del perfil no va a ser el idóneo ya que tienen los puntos de unión susceptibles de distorsionar las fuerzas que tiene que transmitir la viga, pudiendo traducirse en una deformación y/o rotura del perfil de pala. Con esta solución no compensaría la facilidad de fabricación con la pérdida de fiabilidad en la función de la viga.

La invención ES2496167 propone una placa reforzada que conecta en el interior el borde de salida de la pala con el primer larguero transversal de la caja, a lo largo de la cuerda del perfil. Su fin es aumentar la resistencia de la misma para cargas a soportar que se produzcan en el sentido de borde y del flap. Además de esto, muestra un espesor mayor en las pieles del extradós e intradós que quedan dentro de la caja. En este caso los largueros que conformarían el cajón tienen una geometría variable para adaptarse a lo largo de toda la pala teniendo que adaptarse el larguero transversal a la misma para unirse a los anteriores. El conjunto tiene un diseño complicado lo que deriva en una fabricación menos económica, quedando también por comprobar si sería suficiente el espesor aumentado de las pieles con los largueros laterales para soportar todas las cargas.

La existencia de todas estas soluciones constata los esfuerzos que se están haciendo por dar con una solución estructural óptima para palas mayores, pero del hecho de poder tener palas de gran tamaño también derivan en una serie de problemas, tanto de fabricación como de transporte. Desde hace varios años la fabricación, pero sobre todo la logística, han resultado un serio problema en el sector eólico dado que, comúnmente, las palas se fabrican en un emplazamiento y luego deben ser transportadas hasta su lugar de instalación.

Las palas de gran longitud se transportan habitualmente por carretera hasta su destino requiriendo para ello transportes o vehículos especiales. A partir de una determinada longitud, en torno a los 45 metros, las palas se consideran carga sobredimensionada y con exceso de peso, por lo que requieren escolta durante el trayecto además del mencionado transporte especial. Habitualmente, el transporte de palas requiere también el acondicionamiento y/o adaptación del trayecto desde el punto de salida hasta el de llegada, implicando normalmente modificaciones de las carreteras y licencias especiales, que además varían según el país dado que las legislaciones son diferentes en cada uno. Todos estos complejos trámites implican tiempo, y sobre todo sobrecostes. Componentes por encima de los 80m de longitud, son, en la práctica, imposibles de transportar, limitando por tanto el tamaño de los rotores actuales y el crecimiento de potencias en la eólica terrestre.

Otras alternativas al transporte de palas por carretera son el transporte en barco, en tren o incluso elevándolas mediante helicópteros. La excesiva dificultad que implica el transporte mediante estos medios, así como la lentitud del transporte o las exigentes medidas de seguridad necesarias, supone un relevante incremento en costes. Además, tanto en estos medios como en el transporte por carretera, existen limitaciones en las dimensiones máximas de pala que se pueden transportar, imponiendo una cuerda máxima, un diámetro de raíz máximo y una cantidad máxima de pre-bending y pre-curving.

En vista de la complejidad descrita, el sector optó por diseñar palas segmentadas, de tal forma que cada segmento de la misma tuviera una longitud tal que permitiera una manipulación y unas operaciones de transporte más sencillas y con un coste menor. Por contra, el diseño de palas segmentadas obliga a una unión de los distintos segmentos en la localización de destino para el posterior izado de la pala completa hasta el buje.

La unión de segmentos de pala puede hacerse bien mecánicamente, bien mediante adhesivos o una combinación de ambos. En cualquier caso, es imprescindible que la unión sea capaz de soportar y transmitir las cargas aerodinámicas generadas por la pala de una forma fiable y robusta, para que no altere la aerodinámica del perfil ni el comportamiento del aerogenerador en general, sin que ello implique aumentos de peso y coste sobre el global del producto. La unión no debe tampoco alterar de forma notable la aerodinámica de la pala. Es además probable, especialmente en uniones con presencia de adhesivo, que las tolerancias y el proceso de unión entre tramos deba ser muy cuidados y precisos.

La situación actual del sector, en el que se han desarrollado propuestas de pala segmentada para diferentes tamaños de pala, es que no hay una solución factible y robusta por el momento, entre otras razones por la complejidad en la unión de una estructura que distribuye la transmisión de cargas por pieles y por refuerzos internos a modo de largueros; se trata de uniones dobles, complejas y pesadas que llevan a una solución no competitiva.

La patente W02015011291 presenta un sistema para ensamblar de manera separable dos segmentos de pala mediante un dispositivo de ensamblaje compuesto por un mecanismo con dos cuerdas que unen o separan los segmentos. Su ventaja es que la pala puede volver a desmontarse, pero su desventaja es la complejidad de su fabricación y unión, así como la imposibilidad de conseguir un transporte optimizado para la misma.

La patente US201929343 intenta salvar el problema del transporte seccionando la pala y para evitar usar elementos de unión propone utilizar una plataforma móvil para la unión de dos secciones de pala en el lugar de montaje. Sin embargo, aunque la plataforma que proponen sea móvil, sería un coste elevado para la instalación, ya que no es una solución manejable ni sencilla ya que además hay que tener en cuenta la necesidad de nivelación de todos los elementos en un terreno natural, la necesidad de la atmósfera controlada en el interior de la plataforma para que no haya interferencias en la unión de secciones y el consumo de energía necesario por la misma en un lugar donde el acceso a la misma puede verse afectado y se tenga que llevar también un generador de energía adicional para que el sistema funcione.

La patente CN206158927 presenta un modelo de pala segmentada en dos partes que se une mediante una serie de tornillos de doble rosca distribuidos por todo el borde de los segmentos que se van a unir, con el inconveniente de que todos los tornillos deberán roscarse de forma simultánea y con precisión y que posteriormente deberá taparse el hueco que quede en la unión para mantener el perfil aerodinámico de la pala.

La patente CN 107013408 propone un modelo de pala segmentada en dos o más segmentos, y un método de ensamblaje que consta de unos marcos de acero, que tendrán en los bordes filas dobles de orificios en donde se insertarán los pernos para la fijación de los segmentos manteniendo los largueros, que irán segmentados y se unirán también al marco de acero, suponiendo más peso en el conjunto por los materiales utilizados y una elevada cantidad de uniones mecánicas que aumentarán el coste y tiempo de mantenimiento.

La patente CN 106523291 presenta un diseño de ensamblaje de segmentos de pala mediante dos tipos de uniones mecánicas, como son unos tornillos que se insertarán en las pieles a unir y unos conectores que irán en el interior de la pala y que ajustarán el ensamblaje, causando un aumento del coste y dificultad en el mantenimiento.

La patente CN 107013408 presenta un proceso de transporte de palas segmentadas a gran escala y montaje de las mismas, pero más focalizado a labores de mantenimiento donde se pueda reemplazar el segmento de pala que se haya deteriorado. Se contempla el transporte del segmento que se quiere reemplazar y la unión del mismo mediante pernos.

Por lo tanto, se hace necesaria la definición de un proceso de fabricación de estas palas, así como un diseño de pala que pueda conformarse como un único elemento, pero que también pueda segmentarse de manera ligera, robusta y económica, en, al menos, dos segmentos estructurales; de manera que se consiga un transporte más económico y sencillo de las palas de grandes dimensiones, y que además presente un método simple y fiable de ensamblaje de los segmentos que componen la pala, en el lugar de instalación del aerogenerador, en el correspondiente parque eólico.

Con todo ello, para poder optar por una instalación eficiente y económica de palas segmentadas en el lugar de la instalación del aerogenerador, es necesario que tanto el sistema de unión, como la estructura interior de refuerzo de las palas sean sencillas, ligeras, económicas y que no perjudiquen la eficiencia del conjunto de la máquina.

Objeto de la invención

La invención propone un proceso de fabricación de una pala de aerogenerador, cuyo cuerpo general puede estar formado por un único elemento o por, al menos, dos segmentos estructurales que permite la división en tramos de la pala de aerogenerador, facilitando su fabricación y transporte. Además, la invención propone un novedoso sistema de unión del cuerpo general de la pala a una pieza de raíz, a través de la cual la pala se unirá al correspondiente buje. Este novedoso sistema de unión es aplicable igualmente para la unión de los segmentos estructurales de la pala, cuando el cuerpo general de la pala ofrece una realización segmentada. Esta unión puede llevarse a cabo en el punto de instalación del aerogenerador y permite obtener una pala con un concepto estructural que aporta la optimización del uso de los materiales y la reducción de los pesos globales del producto final, obteniendo una pala de aerogenerador más ligera y por lo tanto más eficiente.

La estructura propuesta para la fabricación del cuerpo general de la pala o de cada segmento estructural de dicho cuerpo general, cuando se segmenta en tramos, se basa en dos componentes principales, por un lado, una piel exterior que actúa como carenado, sin responsabilidad estructural, y, por otro lado, un cajón central que soporta el conjunto de cargas generadas por la pala en su funcionamiento.

La estructura del cajón central se basa en la unión de una serie de perfiles longitudinales continuos para formar la geometría deseada. Estos perfiles, unidos unos a otros a través de medios mecánicos, químicos, o de otro tipo, y preferentemente por medio de adhesivos químicos, conforman el cajón central. La piel exterior se une a dicho cajón central de nuevo a través de medios mecánicos, químicos o de otro tipo, y preferentemente por medio de adhesivos químicos.

El conjunto de perfiles longitudinales se divide en dos grupos de perfiles, los perfiles laterales delantero y trasero que cubren el cajón central en las caras del borde de ataque y del borde de salida respectivamente; y los perfiles centrales que cubren las caras del cajón que corresponden a la cara de succión y la cara de presión.

Adicionalmente, la estructura de pala planteada incorpora, según una realización preferente, una serie de componentes de refuerzo en diferentes secciones de la pala, a modo de cuadernas estructurales. Estas cuadernas permiten rigidizar la estructura, manteniendo la geometría aerodinámica exterior controlada. La separación entre las secciones de pala que incorporan tales cuadernas deberá determinarse para el diseño específico de una pala concreta en función de su envolvente y de las cargas a soportar.

En una configuración preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales centrales es una geometría preferentemente en forma de “U”, si bien pueden presentar una configuración en “U” con almas adicionales en los extremos, o cualquier sección estructuralmente admisible, permitiendo la unión entre perfiles por medio de la aplicación de adhesivo u otros medios de unión sobre las alas de la sección en “U”. Preferentemente, los perfiles longitudinales laterales y los perfiles longitudinales centrales, y también las secciones de refuerzo o cuadernas, están fabricados en material compuesto, y preferentemente, en un material compuesto reforzado con fibra de carbono.

En una configuración preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales laterales se adapta a la separación entre pieles existentes a lo largo de la pala, la cual varía desde la raíz hasta la punta, de forma que pueda realizarse una estructura de cajón central con los perfiles longitudinales centrales y los perfiles longitudinales laterales.

En una configuración preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales centrales es idéntica entre todos ellos, permitiendo una fabricación más sencilla y económica que la fabricación de una geometría de perfil diferente para cada uno de ellos.

Sobre esta configuración de la pala o de cada segmento estructural de la pala, la invención propone a su vez, dentro del proceso de fabricación de la pala, un novedoso sistema de unión entre el cuerpo de la pala y una pieza de raíz que permite la unión de la pala al correspondiente buje. Este sistema de unión se aplica igualmente para la unión de cada dos segmentos estructurales, del conjunto de segmentos estructurales que han de conformar el cuerpo general de la pala de aerogenerador, ofreciendo un sistema de unión sencillo, ligero y económico, pero a la vez robusto y seguro, por medio de la introducción de un material deformable que conecta y amarra entre sí los segmentos estructurales.

En la versión más simple de pala que sería aquella en la que su cuerpo general está formado por un único elemento, la unión entre el cuerpo general de la pala y una pieza de raíz que permite la unión de la pala al correspondiente buje se lleva a cabo de la siguiente forma: al determinarse el cajón central por una serie de perfiles longitudinales es factible definir una o una serie de cavidades. Pues bien, se propone según la invención la introducción de un elemento que identificaremos como componente receptor, destinado a recibir en él a la embocadura del cajón central. Este componente receptor presenta una geometría que permite embeber la embocadura del cajón central en su interior y lleva a cerrar lateralmente las cavidades generadas por los perfiles longitudinales.

Cuando el cuerpo general de la pala se constituye por dos o más tramos de segmentos estructurales, el proceso de unión entre ellos es igual que el seguido para el montaje de la pieza de raíz, introduciendo lógicamente en este caso dos componentes receptores en lugar de uno, al existir dos cajones centrales de los dos segmentos estructurales a unir.

En el interior de estas cavidades cerradas lateralmente se introduce un material deformable, que cubre el interior de la misma. El material deformable que preferentemente es un elastómero, se emplazará en el interior de, al menos, una de las cavidades definidas entre el cuerpo general de la pala y el componente receptor y, de igual manera, en el caso de palas segmentadas, se encajará, en, al menos, una de las cavidades delimitadas entre las correspondientes cavidades definidas en el cuerpo general de la pala y el componente receptor, en cada uno de los segmentos estructurales de pala.

El material deformable dispondrá de una geometría que permita adaptar e integrar uno o una serie de medios de aplicación de presión sobre él mismo, pudiendo ser estos medios mecánicos, hidráulicos, neumáticos, piezoeléctricos o de otro tipo, y preferentemente mecánicos. En una solución preferida de la invención, dichos medios de presión estarán formados por uno o una serie de tornillos y sus respectivas tuercas. En esta solución, el componente receptor dispondrá a su vez de una geometría en correspondencia con la geometría del material deformable para permitir la integración de estos medios de presión en base a tornillos y roscas. Una vez emplazado el material deformable en posición, se aplicará presión a través de los medios de aplicación de presión sobre dicho material deformable. Este material, ante la presión recibida, se deformará y trasladará esa presión a los contornos de las cavidades en donde haya quedado incorporado.

La presión aplicada por el material deformable sobre la pared de las cavidades incrementará de forma muy elevada la fricción entre el material deformable y las paredes de la cavidad o cavidades, lo que permite evitar el desplazamiento entre las diferentes partes y la transmisión de cargas. Adicionalmente, esta solución conseguirá un contacto completo de toda la geometría de las diferentes partes, distribuyendo los esfuerzos y limitando la concentración de cargas en las mismas.

Finalmente, el componente receptor dispondrá de una serie de medios de unión mecánicos, químicos o de otro tipo, preferentemente mecánicos, bien para su unión a una pieza de raíz para conexión al buje, o bien para su unión con otro componente receptor enfrentado de otro segmento estructural en el caso de una pala segmentada, generando de esta forma una estructura única cohesionada.

Descripción de las figuras

La figura 1 es una vista en perspectiva que muestra el extremo final de una pala (1).

La figura 2 es una vista en perspectiva que muestra un segmento estructural (1.1) de pala (1) en su parte final.

La figura 3 es una vista en perspectiva de los perfiles longitudinales (3.1, 3.2 y 3.3) que componen el cajón estructural central (3), habiendo sombreado alternadamente a los perfiles longitudinales (3.1) para poder distinguirlos mejor entre ellos.

La figura 4 es una vista en perspectiva en la que se ha representado una costilla (4).

La figura 5 muestra una vista en perspectiva de una costilla (4) en la versión en la que presenta un vaciado central (4.1).

La figura 6 es una vista como la de la figura 4 pero con una costilla sin vaciado central (4.1).

La figura 7 es una vista en perspectiva de la costilla (4) de la figura anterior.

La figura 8 es una vista en perspectiva que muestra la unión entre un segmento estructural (1.1) de pala (1) y una pieza de raíz (5) a través de un componente receptor (9).

La figura 9 muestra en fase de montaje y parcialmente seccionados a los componentes de la figura 8.

La figura 10 es una vista como la de la figura 8, pero con una sección parcial del componente receptor (9) y del segmento estructural (1.1) de pala (1), para poder apreciar la unión entre ellos.

La figura 11 muestra ampliado el detalle de la unión que se indica en la figura 10.

La figura 12 es una vista en perspectiva, en la que se aprecia la unión entre dos segmentos estructurales (1.1) de una pala (1).

La figura 13 muestra en fase de montaje a los componentes de la figura 12.

La figura 14 es una vista como la de la figura 12, pero parcialmente seccionada y con las cubiertas (1) representadas en fase de montaje.

La figura 15 es una vista en alzado y seccionada que muestra la unión entre dos segmentos estructurales (1.1) de una pala (1).

La figura 16 es una vista en perspectiva que muestra a un componente receptor (9).

La figura 17 es la vista en planta superior de la figura 16.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención es un proceso de fabricación de una pala de aerogenerador, cuyo cuerpo general (1) puede estar formada por un único elemento o presentar una estructura segmentada en tramos y formada por dos o más segmentos estructurales (1.1) que permite la división en tramos de la pala de aerogenerador, facilitando su fabricación y transporte.

Tal y como se representa en las figuras 1 y 2, el cuerpo general (1) de la pala, se constituye por dos componentes principales, por un lado, una piel exterior (2) que actúa como carenado sin responsabilidad estructural, y, por otro lado, un cajón central (3) que soporta el conjunto de cargas generadas por la pala (1) en su funcionamiento.

Esta misma estructuración se cumple en el caso de que el cuerpo general (1) de la pala esté formado por tramos de dos o más segmentos estructurales (1.1) que permite la división en tramos de la pala de aerogenerador, para facilitar su fabricación y transporte: de manera que esos segmentos estructurales (1.1) se disponen correlativamente uno a continuación de otro y se unen entre sí en el lugar de montaje de la pala en el correspondiente aerogenerador.

La estructura del cajón central (3), tal y como se aprecia en la figura 3, se basa en la unión de una serie de perfiles longitudinales continuos (3.1, 3.2 y 3.3) para formar la geometría deseada. Estos perfiles (3.1, 3.2 y 3.3), van unidos unos a otros por medio de medios mecánicos, químicos, o de otro tipo, y, según una solución preferente por medio de adhesivos químicos, conformando así el cajón central (3). La piel exterior (2) se une a dicho cajón central (3) de nuevo a través de medios mecánicos, químicos o de otro tipo, y preferentemente por medio de adhesivos químicos.

Los perfiles longitudinales (3.1) que se identificarán como perfiles longitudinales centrales cubren las caras del cajón (3) correspondientes a la cara de succión y la cara de presión. Los perfiles longitudinales (3.2 y 3.3) que se identificarán como perfiles longitudinales laterales, cubren el cajón central (3) en las caras del borde de salida y del borde de ataque respectivamente.

Según una configuración preferente, pero no limitativa, del cajón central (3), la geometría de los perfiles longitudinales centrales (3.1) es una geometría en forma de “U”, si bien pueden presentar una configuración en “U” con almas adicionales en los extremos, o cualquier sección estructuralmente admisible, permitiendo la unión entre perfiles por medio de la aplicación de adhesivo u otros medios de unión sobre las alas de la sección seleccionada. En este sentido los perfiles longitudinales (3.2 y 3.3) también presentan unas alas para establecer su unión por adhesivo con los correspondientes perfiles longitudinales (3.1).

Se ha previsto que, según una realización práctica preferente, la geometría de los perfiles longitudinales centrales (3.1) sea idéntica entre todos ellos, permitiendo una fabricación más sencilla y económica que la fabricación de una geometría de perfil diferente para cada uno de ellos.

También según una realización preferente de la invención, la geometría de los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3) se adapta a la separación entre pieles (2) existente a lo largo del cuerpo general (1) de la pala, la cual varía desde la raíz hasta la punta, de forma que pueda realizarse una estructura de cajón central (3) con los perfiles longitudinales centrales (3.1) y los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3).

Adicionalmente, la estructura del cuerpo general (1) de la pala, según una posible realización práctica preferente, representada en las figuras 4 y 6, puede incorporar, en diferentes secciones del cuerpo general (1) de la pala, una serie de componentes de refuerzo, a modo de cuadernas estructurales, identificadas con la referencia numérica (4). Estas cuadernas (4) permiten rigidizar la estructura, manteniendo la geometría aerodinámica exterior controlada. La separación entre las secciones de pala que incorporan tales cuadernas (4) deberá determinarse para el diseño específico de una pala concreta en función de su envolvente y de las cargas a soportar.

Tal y como se aprecia en las figuras 4 y 5, las cuadernas (4) presentan un vaciado central

(4.1), para aligerar peso, si bien y si así fuera preciso pueden prescindir de ese vaciado central tal y como se aprecia en las figuras 6 y 7.

Según una realización preferente, los perfiles longitudinales centrales (3.1), los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3) y también las secciones de refuerzo o cuadernas (4), están fabricados en material compuesto, y preferentemente, en un material compuesto reforzado con fibra de carbono.

Además, la invención propone un novedoso sistema de unión del cuerpo general (1) de la pala a una pieza de raíz (5), a través de la cual la pala se unirá al correspondiente buje. Este mismo sistema de unión es aplicable igualmente para la unión de los segmentos estructurales (1.1) del cuerpo general (1) de la pala, cuando esta ofrece una realización segmentada. Esta unión puede llevarse a cabo en el punto de instalación del aerogenerador y permite obtener una pala con un concepto estructural que aporta la optimización del uso de los materiales y la reducción de los pesos globales del producto final, obteniendo una pala de aerogenerador más ligera y por lo tanto más eficiente;

En la figura 8 se representa un segmento estructural (1.1) del cuerpo general (1) de la pala unido a la citada pieza de raíz (5) que permite la unión de la pala al correspondiente buje del aerogenerador. La unión se lleva a cabo de la siguiente manera:

Tal y como se aprecia en las figuras 9 y 10, existe un elemento que vamos a identificar como componente receptor (9) que puede ser una única pieza con la pieza de raíz (5) o ser independiente respecto de esta última y unirse a ella a través de los correspondientes, medios convencionales de unión.

En las figuras 8, 9 y 10 se ha representado la versión de que el componente receptor (9) sea una única pieza con respecto a la pieza de raíz (5), para no complicar innecesariamente la apreciación de lo que constituye la esencia del sistema de unión de un segmento estructural

(1.1) o del cuerpo general (1) de la pala que es igual en ambas versiones. Tal y como se aprecia en la Figura 9, el componente receptor (9) define un alojamiento (9.1), en el que puede quedar embebida la embocadura de un segmento estructural (1.1) de la pala o bien la embocadura del cuerpo general (1) de la pala, según estemos respectivamente en una realización segmentada a tramos del cuerpo general (1) de la pala o en la versión más simple, en la que el cuerpo general (1) de la pala es un único elemento.

Tal y como se aprecia en las figuras 12, 13 y 14, al determinarse el cajón central (3) por una serie de perfiles longitudinales centrales (3.1) de configuración en “U” es factible definir una serie de cavidades (6) que también se definen en los perfiles longitudinales laterales (3.2 y 3.3).

Las cavidades (6) del cajón central (3) quedan recíprocamente enfrentadas a una o unas cavidades que definen las paredes y base del alojamiento (9.1), del componente receptor (9).

Un material deformable (7) que, preferentemente, es un elastómero, se emplaza en el interior de, al menos, una de estas cavidades así definidas, ver figura 8. El material deformable (7) presenta una geometría que permite adaptar e integrar uno o una serie de medios de aplicación de presión sobre el mismo, pudiendo ser estos medios mecánicos, hidráulicos, neumáticos, piezoeléctricos o de otro tipo, y preferentemente mecánicos. En una solución preferida de la invención, dichos medios de presión estarán formados por uno o una serie de tornillos (8) y sus respectivas tuercas (8.1), como puede verse en la Figura 11.

Una vez emplazado el material deformable (7) en posición, se aplicará presión a través de los medios de aplicación de presión, en este caso los tornillos (8) sobre dicho material deformable (7). Este material deformable (7), ante la presión recibida, se deformará y trasladará esa presión a los contornos de las cavidades (6) y del alojamiento (9.1) en donde haya quedado incorporado.

La presión aplicada por el material deformable (7) sobre la pared de la cavidad o cavidades (6) y la correspondiente pared o paredes del alojamiento (9.1), incrementará de forma muy elevada la fricción entre el material deformable (7) y las paredes en donde se aloja, permitiendo evitar el desplazamiento entre los mismos y la transmisión de cargas. El valor de la presión aplicada por el material deformable (7) no podrá ser superior al límite de rotura del material que defina sus alojamientos, asegurando así una sujeción correcta sin dañar las propiedades de los materiales de la estructura. Este mismo proceso sería aplicable para la conformación de palas de aerogenerador cuyo cuerpo general (1) se determine por dos o más tramos de segmentos estructurales (1.1), para la unión entre ellos que en este caso alojaran sus dos embocaduras contiguas en los alojamientos (9.1) de una pareja de componentes receptores (9).

En efecto, cuando el cuerpo general (1) de la pala se constituye por dos o más tramos de segmentos estructurales (1.1), el proceso de unión entre dos segmentos estructurales (1.1) es igual que el seguido para el montaje de la pieza de raíz (5), ya que, se aloja la correspondiente embocadura del extremo final de cada uno de los dos segmentos estructurales (1.1) a unir, en el alojamiento (9.1) de un componente receptor (9).

Como en el caso anterior en, al menos, una pareja de dos cavidades (6) de cada uno de los dos segmentos estructurales (1.1) a unir, se introduce el material deformable (7) que quedará dispuesto en la correspondiente cavidad o cavidades (6) así como dentro del alojamiento (9.1) del componente receptor (9), tal y como se aprecia en la figura 14.

Una vez emplazado el material deformable (7) en posición, se aplica presión a través de los medios de aplicación de presión constituidos por los tornillos (8) y sus tuercas (8.1) sobre dicho material deformable (7). Este material deformable (7), ante la presión recibida, se deformará y trasladará esa presión a los contornos de las cavidades (6) en donde haya quedado incorporado, así como contra la correspondiente pared o paredes del alojamiento (9.1) de dos componentes receptores (9).

La presión aplicada por el material deformable (7) sobre las paredes de su alojamiento, incrementará de forma muy elevada la fricción entre el material deformable (7) y las paredes de dichos alojamientos, generando una sujeción entre cada segmento estructural (1.1) y su correspondiente componente receptor (9), lo que permite evitar el desplazamiento entre los mismos y la transmisión de cargas.

Tal y como se aprecia en la figura 15, los dos componentes receptores (9), de los dos segmentos estructurales (1.1) a unir, van a su vez unidos entre sí a través de medios de amarre convencionales que, según un ejemplo no limitativo de realización práctica son, en este caso, unos tornillos (10). En las figuras 12, 13 y 14 se muestra un ejemplo no limitativo de realización práctica, según el cual la zona de los dos componentes receptores (9) queda tapada por unos elementos de cubierta (11).

Se ha previsto que, según una variante de realización práctica, los dos componentes receptores (9) de dos segmentos estructurales (1.1) a unir se constituyan por una única pieza que presente unas aberturas de paso para poder accionar en giro los tornillos (8) o que lleve integrados los medios de presión; de manera que su accionamiento se pueda llevar a cabo con una realización monopieza de tales componentes receptores (9).

De esta manera se consigue un sistema de unión sencillo, ligero y económico, pero a la vez robusto y seguro, por medio de un material deformable (7) y sus medios de aplicación de presión (8) que conecta y amarra entre sí tanto el cuerpo general (1) de la pala o un segmento estructural (1.1) de dicho cuerpo general (1) a la correspondiente pieza de raíz (5), como entre sí los diferentes segmentos estructurales (1.1) del cuerpo general (1) de la pala, cuando esta presenta una estructura segmentada definida por dos o más tramos..

Obviamente y según sea la rigidez que se precise en la unión se utilizaran más o menos piezas de material deformable (7). En las figuras 16 y 17 se muestra un ejemplo de realización práctica, con una serie de piezas de material deformable (7), pero pueden utilizarse más o menos número de estas piezas de material deformable (7) según se necesite, tanto en la unión entre dos segmentos estructurales (1.1), como en la unión de uno de estos o del cuerpo general (1) de la pala a la pieza de raíz.