ES1058539U - Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eolicas y otras aplicaciones. - Google Patents

Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eolicas y otras aplicaciones.

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Abstract

1. Estructura perfeccionada de torre modulada de hormigón, metálica y/o mixta, para turbinas eólicas y otras aplicaciones, constituida por una pluralidad de elementos prefabricados de hormigón, metálicos y/o mixtos, con texturas de su superficies lisas, rugosas e impresas, resultante de la idea de dividir la torre (1) mediante secciones horizontales y verticales, estando caracterizada porque el conjunto de elementos (2) se encuentra formado por piezas de hormigón prefabricado, metálicas y/o mixtas, que son segmentos (3) parciales de una superficie de revolución de generatriz recta o curva (forma exterior de la torre) y también puede estar formado por elementos de hormigón lineales, rectos o curvos, constituyendo una celosía inscrita en la mencionada superficie de revolución. Los elementos prefabricados de tamaño decreciente con la altura, son susceptibles de encajar unos sobre otros constituyendo una torre cerrada o una torre en celosía abierta inscrita en una superficie ideal troncocónicade generatriz recta o curva. Los elementos constituyen diferentes tramos en altura de la torre que, en el caso de torre cerrada, cada tramo está constituido por una pluralidad de secciones transversales: media sección, tercio de sección, cuarto de sección, quinto de sección, sexto de sección, séptimo de sección, octavo de sección, etc. unidas entre sí mediante juntas verticales y horizontales, húmedas o secas, o medias juntas verticales cosidas por barras pretensadas a través de orificios existentes en un reborde vertical. Cada tramo de torre en celosía abierta se constituye por una familia de elementos lineales cuasi-verticales y un anillo de elementos horizontales de directriz circular o poligonal que sirve de arriostramiento a la altura de cada junta horizontal entre 2 tramos sucesivos.

Description

Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas y otras aplicaciones.
La presente invención, estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas, consiste en una novedosa y original estructura de torre de soporte de turbinas generadoras de energía eléctrica y otras aplicaciones.
Es por ello, que la presente invención será de especial interés para el sector de la industria energética y especialmente para la eléctrica de generación eólica, así como para la industria especializada en obra civil relacionada con el sector eólico.
En la actualidad, es bien conocido el desarrollo de la energía eólica, como fuente de generación de energía eléctrica de origen renovable. Esta consiste en el aprovechamiento de la energía del viento. Antiguamente se utilizó para propulsar naves marinas y mover molinos de grano. Hoy se emplea sobre todo para generar energía limpia y segura.
La energía eólica ha experimentado un importante avance en los últimos años, especialmente en Europa, donde Alemania, España y Dinamarca se encuentran a la cabeza con una potencia instalada de mas de 9TW, 6TW y 3TW de potencia instalada, respectivamente.
Para haber podido alcanzar tal grado de desarrollo ha sido necesario ir desarrollando nuevas tecnologías, posibilitando un avance en la potencia por turbina, desde unos cientos de kW hasta los 2.000 kW, de las máquinas que se están instalando en la actualidad y más aun las que están diseñando de 3.000 a 6.000 kW de potencia, con palas de hasta 45 metros de longitud.
Esto ha justificado la construcción de torres de gran altura para sustentar la góndola donde se encuentra la turbina del aerogenerador, llegándose hasta alturas de 100 metros o más.
Debido a problemas en el transporte, las referidas torres se fabrican con unas limitaciones de diámetro y de longitud, estando constituidas por tramos unidos entre sí. Por ello, normalmente son metálicas, fabricadas mediante chapa de acero curvada y electrosoldada para dar la forma cilíndrica y soldada a su vez a sendas bridas en sus extremos, mediante las que se unen y fijan a través de tornillos los distintos tramos de la torre. Por ello su diámetro no suele exceder de 4,20 metros.
Por otra parte, el incremento del coste del acero es un factor que hace necesario pensar en otras alternativas, en cuanto a materiales empleados, siendo la alternativa preferente el empleo del hormigón. Se ha puesto a punto sistemas de construcción de torres tronco-cónicas de hormigón con mayores diámetros que las metálicas y por ello permiten llegar a mayores alturas.
Las torres de hormigón permitirían alcanzar a la vez que unas mayores alturas, un menor coste de construcción y una mayor duración que el acero, minimizando su mantenimiento. Asimismo, al tener un mayor peso que las de acero permiten reducir la dimensión de zapatas y por tanto hacerlas también más económicas.
Finalmente, al no ser un material conductor el hormigón no plantea problemas de aislamientos eléctricos ni de interferencias en las comunicaciones.
La presente invención, estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas y otras aplicaciones, supone una invención que posibilita el empleo de estructuras prefabricadas de hormigón, metálicas o mixtas, para este propósito específico, mediante una especial estructura que simplifica sustancialmente el transporte, la instalación y el montaje, mejorando las prestaciones técnicas que alcanza el Estado de la Técnica actual y con una importante reducción de costes.
Para ello el conjunto de una torre se divide mediante secciones horizontales y verticales en módulos de medidas y pesos transportables. Cada uno de estos módulos de hormigón prefabricado, metálicos o mixtos, puede estar constituido por un elemento superficial constituido de una superficie de revolución con generatriz recta o curva, o por elementos lineales de sección recta o curva.
La presente estructura perfeccionada de torre modular de hormigón, metálica o mixta, para turbinas eólicas y otras aplicaciones, que se describe a continuación, se encuentra constituida por una pluralidad de elementos prefabricados de diferentes texturas (lisas, rugosas o impresas) de dimensiones y pesos transportables creando un conjunto de aspecto cerrado superficial que forma una superficie de revolución de generatriz recta o curva, o un conjunto de aspecto de celosía abierta con elementos lineales inscritos en una superficie ideal de revolución con generatriz recta o curva.
Para obtener el despiece de elementos, la torre se divide mediante secciones horizontales circulares en varios tramos de altura limitada para poder ser transportadas. A su vez, cada tramo de altura limitada se divide mediante secciones verticales en elementos que, en posición de transporte, presentan dimensiones y pesos susceptibles de ser transportadas por carretera. El número de secciones verticales (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8...) proporciona elementos de media sección, tercio de sección, cuarto de sección, quinto de sección, sexto de sección, séptimo de sección, octavo de sección, etc., unidas entre sí mediante juntas verticales resueltas como juntas húmedas o como juntas cosidas con barras o cables pretensados a través de un reborde. Cada conjunto de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8... elementos constituye un tramo de altura limitada entre juntas horizontales. Así, los tramos inferiores de la torre, de mayor diámetro, se constituirán con más elementos, por ejemplo, con octavos de sección de tramo, mientras que los superiores, de menor diámetro, podrán constituirse con simplemente dos elementos, o incluso con un único elemento metálico o mixto.
La unión entre sí de los elementos de cada tramo se puede efectuar mediante juntas húmedas verticales que requieren la utilización en obra de pequeños encofrados y del vertido "in situ" de un pequeño volumen de hormigón, o mediante junta verticales cosidas por barras pretensadas, a través de orificios pasantes alojados en la estructura de hormigón de dichos elementos, por los que se sujetan las barras pasantes que son tensadas, formando así tramos de hormigón prefabricado constituidas por varios elementos transversales que son más fácilmente transportables que los actuales elementos metálicos, al poder ser de menores dimensiones.
Asimismo, los diferentes tramos de torre así constituidos se encuentran a su vez unidos entre sí mediante bridas constituidas por un reborde interior en los bordes extremos, provistos de una pluralidad de orificios por donde pasan las barras o cables metálicos de sujeción que son tensadas mediante tuercas a ambos lados de la brida.
Además, en lugar de la solución anterior, los diferentes tramos de torre así constituidos se pueden encontrar a su vez unidos entre sí mediante bridas provistas por una pluralidad de orificios que son atravesados por un conjunto de cables metálicos entre la brida del tramo en cuestión y la base de la zapata de la torre, pasando dichos cables por todas las otras bridas de los tramos intermedios, creándose de esta manera en el interior de la torre un pretensado exterior o interior al hormigón.
Por otra parte, en las anteriores bridas la unión entre tramos de la torre, los bordes de éstos adoptan un perfil machihembrado, facilitando el encaje entre tramo y tramo.
Además, en lugar de las soluciones anteriores, los diferentes tramos de torre se pueden encontrar a su vez unidos entre sí mediante un sistema de barras de acero salientes de un tramo, que se alojan en conductos dejados al efecto en el otro tramo, estableciéndose la unión mediante relleno de los conductos o vainas con mortero sin retracción, fluido y de alta resistencia. Las barras salientes serán paralelas y verticales, situadas a la distancia exacta correspondiente a la situación del extremo exterior de las vainas. Estas, sin embargo, pueden no ser verticales ya que están alojadas en la superficie inclinada de los elementos de hormigón. La flexibilidad de las barras de acero permitirá la penetración y adaptación de la forma de las barras a la forma de los conductos o vainas. Estas serán corrugadas para proporcionar la adherencia deseada. Si es necesario, el extremo de cada barra puede terminar en una bola que facilitará el deslizamiento a lo largo de la vaina durante su introducción y que creará además un anclaje adicional al proporcionado por la adherencia a lo largo de la barra.
En el caso de elementos lineales, rectos o curvos, formando celosía abierta, cada tramo de altura limitada se constituye por varios elementos lineales cuasi -verticales (adaptados a la superficie ideal tronco -cónica de generatriz recta o curva) y por un anillo de elementos lineales circulares o poligonales que sirven de arriostramiento al nivel de cada junta horizontal. Cada anillo puede estar constituido por uno o varios elementos lineales horizontales, rectos (en caso de anillo poligonal) o curvas (en caso de anillo circular).
La unión puede realizarse mediante un sistema de barras de acero salientes de cada elemento lineal cuasi -vertical de un tramo, que atraviesan conductos pasantes dejados al efecto en los elementos horizontales circulares o poligonales, y se alojan y andan finalmente en vainas situadas en los elementos cuasi-verticales del otro tramo. En este caso, las barras y conductos o vainas son paralelas entre sí no siendo necesario deformar las barras al introducirse en los conductos. La unión se consigue, igualmente, con mortero fluido sin retracción de alta resistencia.
Por último, los tramos superiores, de menor tamaño, pueden ser metálicos o mixtos en lugar de hormigón prefabricado.
A continuación, se acompañan los dibujos en los que se representa, a simple título de ejemplo, no limitativo, una forma preferente de realización susceptible de todas aquellas variaciones de detalle que no supongan una alteración fundamental de las características esenciales de dichos perfeccionamientos.
En dichos planos se ilustran:
En la figura 1: Vista en alzado de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigón parabólica para turbinas eólicas y otras aplicaciones con detalle de la sección de sus tramos.
En la figura 2: Vista en detalle de una sección de un tramo de la estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas y otras aplicaciones, y detalle de algunas posibilidades de las bridas de unión.
En la figura 3: vista en alzado de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigón tronco-cónica para turbinas eólicas y otras aplicaciones.
En la figura 4: Vista en detalle de las distintas secciones de los tramos de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigón para turbinas eólicas y otras aplicaciones.
En la figura 5: Vista en alzado de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigón para turbinas eólicas y otras aplicaciones con detalle de los cables de sujeción.
En la figura 6: Vista en detalle de las distintas secciones de los tramos de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigón para turbinas eólicas y otras aplicaciones con cables de sujeción.
Así, en esta forma preferente de realización, la presente estructura perfeccionada de torre modulada de hormigón, metálica y/o mixta, para turbinas eólicas y otras aplicaciones, que se describe a continuación, se encuentra constituida por una pluralidad de elementos prefabricados de hormigón, metálicos y/o mixtos, con texturas de su superficies lisas, rugosas e impresas, resultante de la idea de dividir la torre (1) mediante secciones horizontales y verticales. Así, el conjunto de elementos (2) se encuentra formado por piezas de hormigón prefabricado, metálicas y/o mixtas, que son segmentos (3) parciales de una superficie de revolución de generatriz recta o curva (forma exterior de la torre) y también puede estar formado por elementos de hormigón lineales, rectos o curvos, constituyendo una celosía inscrita en la mencionada superficie de revolución. Los elementos prefabricados de tamaño decreciente con la altura, son susceptibles de encajar unos sobre otros constituyendo una torre cerrada o una torre en celosía abierta inscrita en una superficie ideal tronco-cónica de generatriz recta o curva. Los elementos constituyen diferentes tramos en altura de la torre que, en el caso de torre cerrada, cada tramo está constituido por una pluralidad de secciones transversales: media sección, tercio de sección, cuarto de sección, quinto de sección, sexto de sección, séptimo de sección, octavo de sección, etc. unidas entre sí mediante juntas verticales y horizontales, húmedas o secas, o medias juntas verticales cosidas por barras pretensadas a través de orificios existentes en un reborde vertical. Cada tramo de torre en celosía abierta se constituye por una familia de elementos lineales cuasi-verticales y un anillo de elementos horizontales de directriz circular o poligonal que sirve de arriostramiento a la altura de cada junta horizontal entre 2 tramos sucesivos.
Por otra parte, en esta estructura perfeccionada de torre modular de hormigón, metálica y/o mixta, para turbinas eólicas y otras aplicaciones, los diferentes tramos de torre así constituidos se encuentran a su vez unidos entre sí mediante bridas (5) constituidas por un reborde (4) interior en los bordes extremos, provistos de una pluralidad de orificios por donde pasan las barras metálicas de sujeción.
Asimismo, los diferentes tramos de torre así constituidos se encuentran a su vez unidos entre si mediante bridas (6) provistas por una pluralidad de orificios que son atravesados por un conjunto de tirantes (7) metálicos, entre la brida del tramo en cuestión y la base o zapata de la torre, pasando dichos tirantes por todas las bridas de los tramos intermedios.
Además, los diferentes tramos de torre así constituidas se encuentran unidos entre sí por un sistema de barras de acero salientes de un tramo, que se alojan en conductos dejados al efecto en el otro tramo, estableciéndose la unión mediante relleno de los conductos o vainas con mortero sin retracción, fluido, de alta resistencia. Igualmente, además de las anteriores bridas de unión o sistemas de barras y vainas entre tramos de la torre, los bordes de contacto adoptan una forma de perfil machihembrado.
Por otra parte, en esta estructura perfeccionada de torre modular de hormigón para turbinas eólicas y otras aplicaciones, se constituye una celosía abierta formada por elementos prefabricados lineales, rectos o curvos, que se unen entre sí mediante sistema de barras salientes de los elementos cuasi-verticales de un tramo, que atraviesan unos conductos pasantes en los elementos horizontales, y se alojan en conductos o vainas situados en los elementos cuasi-verticales del otro tramo, uniéndose el conjunto mediante el relleno de las vainas con mortero fluido, sin retracción, de alta resistencia. Por ultimo, en esta estructura perfeccionada de torre modular de hormigón para turbinas eólicas y otras aplicaciones, los tramos superiores pueden ser metálicos en lugar de hormigón prefabricado. Finalmente, la forma, materiales y dimensiones podrán ser variables y en general, todo cuanto sea accesorio y secundario, siempre que no altere cambie o modifique la esencialidad de los perfeccionamientos que se han descrito.

Claims (7)

1. Estructura perfeccionada de torre modulada de hormigón, metálica y/o mixta, para turbinas eólicas otras aplicaciones, constituida por una pluralidad de elementos prefabricados de hormigón, metálicos y/o mixtos, con texturas de su superficies lisas, rugosas impresas, resultante de la idea de dividir la torre (1) mediante secciones horizontales y verticales, estando caracterizada porque el conjunto de elementos (2) se encuentra formado por piezas de hormigón prefabricado metálicas y/o mixtas, que son segmentos (3) parciales de una superficie de revolución de generatriz recta o curva (forma exterior de la torre) y también puede estar formado por elementos de hormigón lineales, rectos o curvos, constituyendo una celosía inscrita en la mencionada superficie de revolución. Los elementos prefabricados de tamaño decreciente con la altura, son susceptibles de encajar unos sobre otros constituyendo, una torre cerrada o una torre en celosía abierta inscrita en una superficie ideal tronco-cónica de generatriz recta o curva. Los elementos constituyen diferentes tramos en altura de la torre que, en el caso de torre cerrada, cada tramo está constituido por una pluralidad de secciones transversales: media sección, tercio de sección, cuarto de sección, quinto de sección, sexto de sección, séptimo de sección, octavo de sección, etc. unidas entre sí mediante juntas verticales y horizontales, húmedas o secas, o medias junta verticales cosidas por barras pretensadas a través de orificios existentes en un reborde vertical. Cada tramo de torre en celosía abierta se constituye por una familia de elementos lineales cuasi-verticales y un anillo de elementos horizontales de directriz circular o poligonal que sirve de arriostramiento a la altura de cada junta horizontal entre 2 tramos sucesivos.
2. Estructura perfeccionada de torre modular de hormigón, metálica y/o mixta, para turbinas eólicas y otras aplicaciones, según la primera reivindicación, caracterizada porque los diferentes tramos de torre así constituidos se encuentran a su vez unidos entre sí mediante bridas (5) constituidas por un reborde (4) interior en los bordes extremos, provistos de una pluralidad de orificios por donde pasan las barras metálicas de sujeción.
3. Estructura perfeccionada de torre modular de hormigón o mixta para turbinas eólicas y otras aplicaciones, según la primera reivindicación, caracterizada porque los diferentes tramos de torre así constituidos se encuentran a su vez unidos entre si mediante bridas (6) provistas por una pluralidad de orificios que son atravesados por un conjunto de tirantes (7) metálicos, entre la brida del tramo en cuestión y la base o zapata de la torre, pasando dichos tirantes por todas las bridas de los tramos intermedios.
4. Estructura perfeccionada de torre modular de hormigón o mixta para turbinas eólicas y otras aplicaciones, según la primera reivindicación, caracterizada porque los diferentes tramos de torre así constituidas se encuentran unidos entre sí por un sistema de barras de acero salientes de un tramo, que se alojan en conductos dejados al efecto en el otro tramo, estableciéndose la unión mediante relleno de los conductos o vainas con mortero sin retracción, fluido, de alta resistencia.
5. Estructura perfeccionada de torre de hormigón, metálica y/o mixta, para turbinas eólicas y otras aplicaciones, según al menos una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque además de las anteriores bridas de unión o sistemas de barras y vainas entre tramos de la torre, los bordes de contacto adoptan una forma de perfil machihembrado.
6. Estructura perfeccionada de torre modular de hormigón para turbinas eólicas y otras aplicaciones, según al menos una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada por constituir una celosía abierta formada por elementos prefabricados lineales, rectos o curvos, que se unen entre sí mediante sistema de barras salientes de los elementos cuasi-verticales de un tramo, que atraviesan unos conductos pasantes en los elementos horizontes, y se alojan en conductos o vainas situados en los elementos cuasi-verticales del otro tramo, uniéndose el conjunto mediante el relleno de las vainas con mortero fluido, sin retracción, de alta resistencia.
7. Estructura perfeccionada de torre modular de hormigón para turbinas eólicas y otras aplicaciones, según al menos una de las anteriores reivindicaciones, caracterizada porque los tramos superiores pueden ser metálicos en lugar de hormigón prefabricado.
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