Resumen
Los primeros parques eólicos instalados en España están llegando al final de su vida útil, después de 20-25 años en funcionamiento, y se sabe que entre un 85-90% del peso de un aerogenerador es viable su reciclaje o su reutilización. Uno de los hándicaps que se han detectado es la dificultad de reciclar las palas de los aerogeneradores, debido a su composición de materiales compuestos, principalmente con fibras de vidrio y matrices poliméricas del tipo termoestables. Estas resinas termoestables hacen difícil el reciclaje de los materiales compuestos.
Esta tesis doctoral trata de introducir una matriz polimérica del tipo termoplástica llamada Akelite, desarrollada y patentada por ICTP-CSIC, en la fabricación de palas de aerogeneradores, en sustitución de las actuales matrices poliméricas termoestables. Teniendo en cuenta que las propiedades mecánicas de los materiales compuestos fabricados con fibras de vidrio y resina termoestable son similares a los fabricados con resinas termoplásticas, estas últimas gozan de otras cualidades como son su fácil reciclabilidad, unión de composites aplicándoles calor y presión, etc.
Durante el trabajo de investigación desarrollado, se ha diseñado una pala de 2 metros de longitud y se ha realizado simulaciones numéricas de su comportamiento mediante el método de elementos finitos para la previsión de las tensiones y deformaciones internas. Después se ha diseñado el molde de la pala, se ha fabricado mediante impresión aditiva 3d y después se ha mecanizado mediante control numérico. Posteriormente se han fabricado una pala con fibra de vidrio y resina epoxi (pala referencia) y otra pala con fibra de vidrio y resina termoplástica (pala estudio) mediante VARI (Vacuum Assited Resin Infusion). Para ello se ha utilizado un sistema de vacío y estufa industrial. A continuación, se han ensayado dichas palas para estudiar su comportamiento, utilizándose equipos de medida de extensometría y vibraciones, mediante ensayos de propiedades, estáticos y fatiga de acuerdo a la norma IEC 61400-23. Finalmente se ha diseñado un proceso de reciclaje de la pala termoplástica, que posteriormente ha sido optimizado para recuperar los principales componentes de la pala (fibra y resina).
Tras la realización de todas estas tareas de investigación, se ha conseguido demostrar que el comportamiento mecánico de la pala de referencia (fabricada con resina termoestable comercial) y la pala de estudio (fabricada con resina termoplástica Akelite) es similar y comparable. Además, se ha conseguido desarrollar un proceso de reciclaje de la pala termoplástica y de recuperación de las principales materias primas usadas en la fabricación de la pala eólica, volviendo a fabricar una pala de segunda generación usando las fibras recuperadas durante el reciclaje.
