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Proyecto ROTORES-PALAS

DESARROLLO DE ROTORES MONOPALA DE ALTA VELOCIDAD PARA APLICACIONES EN
ENERGÍA EÓLICA

 

 

 

 

Logo Ministerio de Economía y Competitividad

Financiado por MINECO , Referencia proyecto:IPT-2011-1297-0920000


 

El proyecto se presenta bajo la convocatoria de ayudas INNPACTO, Línea Instrumental de Articulación e Internacionalización del Sistema, enmarcada en el Plan Nacional de Investigación Científica, Desarrollo e Innovación Tecnológica, 2008-2011, que tiene como objetivo científico-técnico el desarrollo conceptual y fabricación de un prototipo de rotor monopala para aplicaciones del sector eólico con mejores dotaciones en cuanto a diseño aerodinámico para aplicaciones del sector eólico. El rotor posee mejores características de peso y acabado, y presenta, para determinadas configuraciones del modelo en cuanto a potencia nominal, un régimen de trabajo con una mayor estabilidad de cargas y una menor emisión de contaminación sonora.

 

En él colaboran las siguientes empresas: Aitiip Centro Tecnológico ;Composites Aragón, S.L. ; ADES, Aplicaciones de Energías Sustitutivas.

 

El objetivo general que plantea el proyecto tecnológico “Desarrollo de rotores monopala de
alta velocidad para aplicaciones en eólica” presentado por el consorcio es el diseño,
desarrollo de un novedoso prototipo-demostrador de rotor para aerogeneradores, que
incorpore una geometría monopala para el que se pretende conseguir un comportamiento en
régimen operativo más estable, eficiente, silencioso y cuya única pala presente un proceso de
fabricación más productivo.
Se trata de estar en condiciones de desarrollar una familia de rotores, estimada en 100kW-
200kW-335 kW, basada en un mismo modelo pero con distintas potencias nominales. El
modelo presenta novedades en su diseño y en su tecnología, desarrollado bajo un innovador y
eficiente sistema mecánico de “tres grados de libertad” y que presenta eficiencias mayores de
producción de electricidad en condiciones ambientales adversas de inestabilidad de flujo de
viento, además de presentar condiciones de trabajo de las partes del mismo de menor fatiga.
Se busca que la consecución del conjunto de elementos que conforman un rotor genérico de
un aerogenerador presente mejores condiciones en régimen de trabajo gracias a incorporar
una pala diseñada con una importante reducción de peso y un mejor acabado superficial, que
permitan al aerogenerador que incorpore dicho rotor, desarrollar una contaminación acústica
reducida para todo el conjunto del mismo.
Además se persigue que la pala se fabrique de una sola pieza, sin uniones y con mejores
características mecánicas mediante una tecnología de fabricación que disminuya los cuellos de
botella que se producen habitualmente en el proceso de manufactura de dicho elemento del
rotor.
Mediante el proyecto además, se persigue incrementar el conocimiento existente en la
actualidad sobre la generación de energía eólica.
El punto en común del consorcio es que el nuevo rotor, no solo permita mejorar la eficiencia
con respecto a los aerogeneradores actuales existentes en el mercado, sino que además
aporte mejoras en los aspectos de producción, mantenimiento e instalación de los parques
eólicos instalados.

 

Funcionamiento del nuevo modelo de rotor:


La familia de rotores basadas en el mismo modelo de rotor monopala oscilante se
conceptualizará mediante una configuración de posición a sotavento que elimine los
momentos de cabeceo provocados por la diferencia de velocidades del viento con la altura de
la pala. El nuevo modelo persigue que el conjunto formado por la pala y el contrapeso actúe
como amortiguador de ráfagas gracias a su concepto oscilante. Gracias a ello, el conjunto
desarrolla un diedro de ángulo variable como resultado del equilibrio dinámico entre el
empuje axial y las fuerzas centrífugas. Este equilibrio dinámico se consigue mediante un
proceso cíclico de acumulación y cesión de energía experimentado por el conjunto palacontrapeso.
El sistema de naturaleza pendular y constituido por los habituales elementos que conforma el
tren de potencia en un rotor se ha modelizado con el objeto de acumular energía potencial
cuando la única pala del rotor ocupe, en su movimiento rotatorio, posiciones inferiores en
altura del eje rotor. Esta energía acumulada se cederá en el momento que la pala ocupe
posiciones de mayor altura que el eje rotor. A continuación se listan los componentes de un
rotor:
- Horquilla
- Balancín
- Equipo de accionamiento de pitch (bloque de válvulas, acumuladores, cilindros, rodamiento)
- Pala
- Buje
- Contrapeso
El rotor desarrolla una landa alta (un parámetro fundamental para la definición de su
eficiencia), lo que permite una disminución en coste, particularmente para los
aerogeneradores que incorporan imanes permanentes multipolares. Además minimiza todo el
tren potencia de cualquier aerogenerador del mercado consiguiendo que el resto de máquinas
de los diferentes fabricantes que pudieran adoptar la solución de ADES, sean mucho más
competitivos.

 

 

Detalle de horquilla

 

 

 

 



Detalle del conjunto palabuje-contrapeso (vista frontal)