¿Cómo hacer palas de aerogeneradores grandes?

La fabricación de palas de aerogeneradores de gran tamaño es un proceso de alta precisión y alta tecnología, que utiliza principalmente materiales compuestos como el plástico reforzado con fibra de vidrio (PRFV) o el plástico reforzado con fibra de carbono (PRFC), y se produce mediante tecnología de moldeo. A continuación, se detallan los principales pasos de producción y los puntos técnicos clave:

1. Diseño y preparación del molde

Diseño neumático y estructural: en función de los requisitos de eficiencia de conversión de energía eólica, resistencia de carga, control de ruido, etc., se utiliza software CAD/CAE para el modelado 3D de las palas y la simulación mecánica.

Fabricación de moldes: Las palas suelen dividirse en semicarcasas superior e inferior, que se fabrican por separado. Los moldes suelen estar hechos de acero o materiales compuestos, y sus superficies requieren un pulido de alta precisión y un recubrimiento con desmoldantes para garantizar superficies lisas de las palas (lo que reduce la resistencia al viento).

2. Preparación del material

Materiales principales:

Materiales de refuerzo: tela de fibra de vidrio (de uso común), tela de fibra de carbono (utilizada para hojas ultra largas para reducir el peso).

Material base: resina epoxi o resina de poliéster (la resina epoxi tiene un mejor rendimiento y se utiliza para hojas grandes).

Material del núcleo: balsa o espuma de PVC, que se utiliza para rellenar el interior de la pala para formar una "estructura sándwich" para mejorar la rigidez y reducir el peso.

Componentes estructurales: casquillo de perno incrustado en la raíz de la pala (cubo de conexión), vigas de corte de borde delantero y trasero, etc.

3. Estratificación e infusión al vacío

Este es el proceso central de formación de cuchillas, que generalmente utiliza tecnología de infusión de resina asistida por vacío (VARI):

Colocación: Coloque la tela de fibra, los materiales del núcleo y los componentes estructurales capa por capa en el molde. El diseño de las capas debe ajustar la dirección y el grosor de la fibra según la tensión de las diferentes partes de la pala.

Sellado y aspirado: Cubrir la capa con una película de vacío y sellarla, evacuar para eliminar el aire y permitir que la resina se infiltre uniformemente en las fibras bajo presión negativa.

Infusión de resina: Inyectar la resina mezclada en el molde a través de una tubería e infiltrar todas las capas de fibra al vacío.

Curado: Calentar el molde (normalmente 50°C-80°C) para curar la resina, formando una carcasa compuesta de alta resistencia.

4. Cierre y unión del molde

Desmoldeo: Retire las mitades superior e inferior de la carcasa del molde después de la solidificación.

Adhesivo: Alinee las carcasas superior e inferior y utilice adhesivo estructural (generalmente adhesivo epoxi) para unirlas. Al mismo tiempo, fije la placa de alma internamente (para reforzar la estructura).

Tratamiento de raíz: Fortalecer la zona de la raíz de la pala que conecta el cubo (como engrosar la capa o el revestimiento de metal).

5. Posprocesamiento y pruebas

Recorte: Cortar el exceso de material en los bordes y pulir la superficie.

Recubrimiento: Recubrimiento protector en spray (anti UV, anti hielo, anti corrosión) y color de logotipo.

Prueba de equilibrio: Verifique el centro de gravedad y la distribución del peso de las palas para garantizar el equilibrio dinámico.

Pruebas no destructivas: uso de ultrasonidos o rayos X para inspeccionar defectos internos (como burbujas, delaminación).

Pruebas de carga estática y fatiga (muestreo): Simule cargas de viento extremas para realizar pruebas mecánicas para garantizar la vida útil del diseño (generalmente entre 20 y 30 años).

6. Tendencias del desarrollo tecnológico

Fabricación inteligente: Robot automatizado de colocación de capas, sistema de monitoreo de infusión en tiempo real.

Innovación de materiales: Aplicación híbrida de fibra de carbono, resina reciclable (como materiales compuestos termoplásticos).

Diseño modular: Las cuchillas segmentadas facilitan el transporte y la instalación

Reciclaje de cuchillas retiradas: desarrollo de tecnologías de reciclaje ecológicas como la pirólisis y el triturado mecánico para su reutilización.

desafíos clave

Limitaciones a gran escala: La longitud de las palas ha superado los 100 metros (para turbinas eólicas marinas), lo que plantea desafíos en el transporte, el tamaño del molde y la rigidez estructural.

Control de calidad: Pequeños defectos pueden provocar fallas por fatiga, por lo que se requiere un control estricto de la consistencia del proceso.

Control de costos: Los costos de material y proceso representan una proporción relativamente alta del costo total del ventilador, y es necesario optimizar la eficiencia de producción.

A través de los procesos de precisión antes mencionados, las palas de los aerogeneradores modernos logran un equilibrio entre alta resistencia, ligereza y larga vida útil, convirtiéndose en uno de los componentes centrales de la tecnología de la energía eólica.