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Las Palas de los Aerogeneradores

ÍNDICE:

1. FABRICACIÓN DE LAS PALAS.

2. ENSAYOS A LOS QUE SON SOMETIDAS LAS PALAS.

 

Las palas del aerogenerador son unas de las partes más importantes por no decir la más importante ya que son las encargadas de recoger la energía del viento, convertir el movimiento lineal de este en un movimiento de rotación, esta energía es transmitida al buje, del buje pasa a un sistema de transmisión mecánica y de ahí al generador que transforma el movimiento de rotación en energía eléctrica. El diseño de las palas es muy parecido al del ala de un avión, como se puede ver en la figura 1.

Figura 1:Pala aerogenerador.

1. FABRICACION DE LAS PALAS.


El proceso de fabricación de las palas es laborioso principalmente por los tamaños con los que se trabaja como se puede ver en la figura 2.

Figura 2: Proceso de fabricación de una pala.

Las palas generalmente están construidas de la siguiente manera: una estructura central resistente más dos cubiertas exteriores que forman el perfil aerodinámico, de forma alabeada y anchura decreciente hacia la punta en dirección axial.

Figura 3: Estructura moderna de una pala.

Figura 4: Soluciones constructivas antigua para la fabricación de las palas.

Los requisitos que debe cumplir la pala para que todo este correcto son:

1) Tener una resistencia estructural adecuada a las condiciones de trabajo a las que va a ser sometida.

2) Resistencia a fatiga (en particular a tensiones alternas debidas a vibraciones).

3) Rigidez.

4) Peso bajo.

5) Facilidad de fabricación.

6) Resistencia a agentes medioambientales (erosión, corrosión) han ido incrementándose en los últimos 20 años.

Los materiales más empleados son:

1) Aleaciones de acero y de aluminio, que tienen problemas de peso y de fatiga del metal, respectivamente, son actualmente usadas sólo en aerogeneradores muy pequeños.

2) Fibra de vidrio reforzada con resina poliéster, para la mayoría de las modernas palas de rotor de grandes aerogeneradores (dificultad de localizar el c.d.g).

3) Fibra de vidrio reforzada con resina epoxy ("GRP"), en forma de láminas preimpregnadas. Palas más ligeras, mayor flexibilidad, menor deformación bajo temperaturas extremas, excelente resistencia a la absorción de agua.

4) Fibra de carbono o aramidas (Kevlar 29 o Kevlar 49) como material de refuerzo en tiras por sus buenas propiedades mecánicas .Alta resistencia específica, palas muy ligeras. Normalmente estas palas son antieconómicas para grandes aerogeneradores.

5) Mixtos fibra de vidrio-fibra de carbono.

6) Materiales compuestos (composites) de madera, madera-epoxy, o madera-fibra-epoxy, aún no han penetrado en el mercado de las palas de rotor, aunque existe un desarrollo continuado en ese área. 

2. ENSAYOS A LOS QUE SON SOMETIDAS LAS PALAS.

Test a estática: las palas son sometidas a cargas extremas durante un tiempo predeterminado (10-15s), para probar su resistencia a la rotura: son flexionadas en dos direcciones (flapwise & edgewise) utilizando un ciclo próximo a la frecuencia natural de la pala en cada dirección.

Test dinámico: se somete a la pala a oscilaciones correspondientes con su frecuencia natural: cinco millones de ciclos respecto de los dos ejes principales. Durante las pruebas una cámara de infrarrojos de alta resolución se usa para chequear si hay pequeñas roturas en el laminado de la pala y se registran las medidas de deformación procedentes de galgas extensiométricos colocadas sobre la superficie de la pala.

Test de rotura: cuando se usa un nuevo material o se ha realizado un cambio significativo en el diseño de la pala, se realiza adicionalmente un test de rotura, que no es más que llevar el test estático al caso extremo, aplicando una carga estática creciente en valor hasta lograr que la pala rompa, realizando los análisis posteriores de la superficie de fractura.

Inspección con infrarrojos (Termografía) se utiliza para revelar un aumento de calor local en la pala. Esto puede indicar:

a) Un área con humedecimiento estructural.

b) Un área de laminación o un área que se está moviendo hacia el punto de rotura de las fibras.

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