ES2343450T3 - Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas y otras aplicaciones - Google Patents

Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas y otras aplicaciones Download PDF

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ES2343450T3 ES05022070.6T ES05022070T ES2343450T3 ES 2343450 T3 ES2343450 T3 ES 2343450T3 ES 05022070 T ES05022070 T ES 05022070T ES 2343450 T3 ES2343450 T3 ES 2343450T3
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Abstract

Estructura de torre modular de hormigón, metálica y/o mixta mejorada, para turbinas eólicas y otras aplicaciones, compuesta por una pluralidad de elementos de hormigón prefabricado, metálicos y/o mixtos con texturas de superficie lisa, rugosa y estampada, que resultan de la idea de dividir la torre (1) en secciones horizontales y verticales, estando caracterizada porque el conjunto de elementos (2) está formado por elementos de hormigón prefabricado, metálicos o mixtos que son segmentos parciales (3) de una superficie de revolución con una generatriz recta o curvada (forma exterior de la torre) y también puede estar formado por elementos lineales de hormigón rectos o curvados, formando una celosía inscrita en la superficie de revolución anteriormente mencionada. Los elementos prefabricados de tamaño decreciente en relación a la altura son susceptibles de montarse uno en la parte de arriba del otro creando una torre cerrada o una torre abierta con celosía inscrita en una superficie cónica truncada ideal con una generatriz recta o curvada. Los elementos constituyen diferentes longitudes en la altura de la torre que, en el caso de la torre cerrada, cada longitud está compuesta por una pluralidad de secciones transversales: sección de un medio, sección de un tercio, sección de un cuarto, sección de un quinto, sección de un sexto, sección de un séptimo, sección de un octavo, etc. unidas entre sí por medio de juntas verticales y horizontales, húmedas o secas, o medias juntas verticales cosidas entre sí mediante barras pretensadas por las aberturas existentes en un reborde vertical. Cada longitud de la torre en la celosía abierta está compuesta por un conjunto de elementos lineales cuasiverticales y un anillo de elementos horizontales con directriz circular o poligonal que sirve de arriostramiento en la altura de cada junta horizontal entre dos longitudes sucesivas.

Description

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DESCRIPCION
Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eolicas y otras aplicaciones
La presente invencion, una estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eolicas, consiste en una novedosa y original estructura de torre de soporte de turbinas generadoras de energfa electrica y otras aplicaciones.
Es por ello, que la presente invencion sera de especial interes para el sector de la industria energetica y especialmente para la electrica de generacion eolica, asf como para la industria especializada en obra civil relacionada con el sector eolico.
En la actualidad, es bien conocido el desarrollo de la energfa eolica, como fuente de generacion de energfa electrica de origen renovable. Esta consiste en el aprovechamiento de la energfa del viento. Antiguamente se utilizo para propulsar naves marinas y mover molinos de grano. Hoy se emplea sobre todo para generar energfa limpia y segura.
La energfa eolica ha experimentado un importante avance en los ultimos anos, especialmente en Europa, donde Alemania, Espana y Dinamarca se encuentran a la cabeza con una potencia instalada de mas de 9TW, 6TW y 3TW, respectivamente.
Para haber podido alcanzar tal grado de desarrollo ha sido necesario ir desarrollando nuevas tecnologfas, posibilitando un avance en la potencia por turbina, desde unos cientos de kW hasta los 2.000 kW, de las maquinas que se estan instalando en la actualidad y mas aun las que estan disenando de 3.000 a 6.000 kW de potencia, con palas de hasta 45 metros de longitud.
Esto ha justificado la construccion de torres de gran altura para sustentar la gondola donde se encuentra la turbina del aerogenerador, llegandose hasta alturas de 100 metros o mas.
Debido a problemas en el transporte, las referidas torres se fabrican con unas limitaciones de diametro y de longitud, estando constituidas por tramos unidos entre sf Por ello, normalmente son metalicas, fabricadas mediante chapa de acero curvada y electrosoldada para dar la forma cilmdrica y soldada a su vez a sendas bridas en sus extremos, mediante las que se unen y fijan a traves de tornillos los distintos tramos de la torre. Por ello su diametro 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 hormigon. Se han puesto a punto sistemas de construccion de torres tronco-conicas de hormigon con mayores diametros que las metalicas y por ello permiten llegar a mayores alturas.
Las torres de hormigon permitinan alcanzar a la vez que unas mayores alturas, un menor coste de construccion y una mayor duracion que el acero, minimizando su mantenimiento. Asimismo, al tener un mayor peso que las de acero permiten reducir la dimension de zapatas y por tanto hacerlas tambien mas economicas.
El documento WO-A-03069099 divulga una torre modular para turbinas eolicas de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
El documento DE-A-19832921 divulga una torre, en la que las secciones superiores se forman mediante un numero de segmentos menor que las secciones inferiores. Dichos segmentos no se fabrican solo de hormigon ni son prefabricados. Estos se vierten in situ en un encofrado metalico.
La presente invencion proporciona una torre modular para turbinas eolicas de segmentos de hormigon prefabricados en la que se simplifican los procesos de transporte, instalacion y ensamblaje de la torre.
Finalmente, al no ser un material conductor el hormigon no plantea problemas de aislamientos electricos ni de interferencias en las comunicaciones.
La presente invencion, una estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eolicas y otras aplicaciones, supone una invencion que posibilita el empleo de estructuras prefabricadas de hormigon, metalicas o mixtas, para este proposito espedfico, mediante una especial estructura que simplifica sustancialmente el transporte, la instalacion y el montaje, mejorando las prestaciones tecnicas que alcanza el Estado de la Tecnica actual y con una importante reduccion de costes.
Para ello el conjunto de una torre se divide mediante secciones horizontales y verticales en modulos de medidas y pesos transportables. Cada uno de estos modulos de hormigon prefabricado, metalicos o mixtos, puede estar constituido por un elemento superficial constituido de una superficie de revolucion con generatriz recta o curva, o por elementos lineales de seccion recta o curva.
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La presente estructura perfeccionada de torre modular de hormigon, metalica o mixta, para turbinas eolicas y otras aplicaciones, que se describe a continuacion, 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 revolucion de generatriz recta o curva, o un conjunto de aspecto de celosfa abierta con elementos lineales inscritos en una superficie ideal de revolucion 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 posicion de transporte, presentan dimensiones y pesos susceptibles de ser transportados por carretera. El numero de secciones verticales (2, 3, 4, 5, 6, 7, 8...) proporciona elementos de media seccion, tercio de seccion, cuarto de seccion, quinto de seccion, sexto de seccion, septimo de seccion, octavo de seccion, etc., unidas entre sf mediante juntas verticales resueltas como juntas humedas o como juntas cosidas con barras o cables pretensados a traves de un reborde. Cada conjunto de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8... elementos constituye un tramo de altura limitada entre juntas horizontales. Asf, los tramos inferiores de la torre, de mayor diametro, se constituiran con mas elementos, por ejemplo, con octavos de seccion de tramo, mientras que los superiores, de menor diametro, podran constituirse con simplemente dos elementos, o incluso con un unico elemento metalico o mixto.
La union entre sf de los elementos de cada tramo puede efectuarse mediante juntas humedas verticales que requieren la utilizacion en obra de pequenos encofrados y del vertido “in situ" de un pequeno volumen de hormigon, o mediante junta verticales cosidas por barras pretensadas, a traves de orificios pasantes alojados en la estructura de hormigon de dichos elementos, por los que se sujetan las barras pasantes que son tensadas, formando asf tramos de hormigon prefabricado constituidos por varios elementos transversales que son mas facilmente transportables que los actuales elementos metalicos, al poder ser de menores dimensiones.
Asimismo, los diferentes tramos de torre asf constituidos se encuentran a su vez unidos entre sf mediante bridas constituidas por un reborde interior en los bordes extremos, provistos de una pluralidad de orificios por donde pasan las barras o cables metalicos de sujecion que son tensados mediante tuercas a ambos lados de la brida.
Ademas, en lugar de la solucion anterior, los diferentes tramos de torre asf constituidos pueden encontrarse a su vez unidos entre sf mediante bridas provistas por una pluralidad de orificios que son atravesados por un conjunto de cables metalicos entre la brida del tramo en cuestion y la base de la zapata de la torre, pasando dichos cables por todas las otras bridas de los tramos intermedios, creandose de esta manera en el interior de la torre un pretensado exterior o interior al hormigon.
Por otra parte, en las anteriores bridas la union entre tramos de la torre, los bordes de estos adoptan un perfil machihembrado, facilitando el encaje entre tramo y tramo.
Ademas, en lugar de las soluciones anteriores, los diferentes tramos de torre pueden encontrarse a su vez unidos entre sf mediante un sistema de barras de acero salientes de un tramo, que se alojan en conductos dejados al efecto en el otro tramo, estableciendose la union mediante relleno de los conductos o vainas con mortero sin retraccion, fluido y de alta resistencia. Las barras salientes seran paralelas y verticales, situadas a la distancia exacta correspondiente a la situacion del extremo exterior de las vainas. Estas, sin embargo, pueden no ser verticales ya que estan alojadas en la superficie inclinada de los elementos de hormigon. La flexibilidad de las barras de acero permitira la penetracion y adaptacion de la forma de las barras a la forma de los conductos o vainas. Estas seran corrugadas para proporcionar la adherencia deseada. Si es necesario, el extremo de cada barra puede terminar en una bola que facilitara el deslizamiento a lo largo de la vaina durante su introduccion y que creara ademas un anclaje adicional al proporcionado por la adherencia a lo largo de la barra.
En el caso de elementos lineales, rectos o curvos, formando celosfa abierta, cada tramo de altura limitada se constituye por varios elementos lineales cuasi-verticales (adaptados a la superficie ideal tronco-conica 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 curvos (en caso de anillo circular).
La union 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 sf no siendo necesario deformar las barras al introducirse en los conductos. La union se consigue, igualmente, con mortero fluido sin retraccion de alta resistencia.
Por ultimo, los tramos superiores, de menor tamano, pueden ser metalicos o mixtos en lugar de hormigon prefabricado.
A continuacion, se acompanan los dibujos en los que se representa, a simple tftulo de ejemplo, no limitativo, una
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forma preferente de realizacion susceptible de todas aquellas variaciones de detalle que no supongan una alteracion fundamental de las caractensticas esenciales de dichos perfeccionamientos.
En dichos planos se ilustran:
En las figuras 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 1f, 1g: vista en alzado de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigon parabolica para turbinas eolicas y otras aplicaciones con detalle de la seccion de sus tramos.
En las figuras 2a, 2b, 2c, 2d, 2e: vista en detalle de una seccion de un tramo de la estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eolicas y otras aplicaciones, y detalle de algunas posibilidades de las bridas de union. En las figuras 3a, 3b: vista en alzado de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigon tronco- conica para turbinas eolicas y otras aplicaciones.
En las figuras 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f, 4g: vista en detalle de las distintas secciones de los tramos de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigon para turbinas eolicas y otras aplicaciones.
En las figuras 5a, 5b: vista en alzado de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigon para turbinas eolicas y otras aplicaciones con detalle de los cables de sujecion.
En las figuras 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f: vista en detalle de las distintas secciones de los tramos de una estructura perfeccionada de torre modular de hormigon para turbinas eolicas y otras aplicaciones con cables de sujecion.
Asf, en esta forma preferente de realizacion, la presente estructura perfeccionada de torre modular de hormigon, metalica y/o mixta, para turbinas eolicas y otras aplicaciones, que se describe a continuacion, se encuentra constituida por una pluralidad de elementos prefabricados de hormigon, metalicos 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. Asf, el conjunto de elementos (2) se encuentra formado por piezas de hormigon prefabricado, metalicas y/o mixtas, que son segmentos (3) parciales de una superficie de revolucion de generatriz recta o curva (forma exterior de la torre) y tambien puede estar formado por elementos de hormigon lineales, rectos o curvos, constituyendo una celosfa inscrita en la mencionada superficie de revolucion. Los elementos prefabricados de tamano decreciente con la altura, son susceptibles de encajar unos sobre otros constituyendo una torre cerrada o una torre en celosfa abierta inscrita en una superficie ideal tronco-conica de generatriz recta o curva. Los elementos constituyen diferentes tramos en altura de la torre que, en el caso de torre cerrada, cada tramo esta constituido por una pluralidad de secciones transversales: media seccion, tercio de seccion, cuarto de seccion, quinto de seccion, sexto de seccion, septimo de seccion, octavo de seccion, etc. unidas entre sf mediante juntas verticales y horizontales, humedas o secas, o medias juntas verticales cosidas por barras pretensadas a traves de orificios existentes en un reborde vertical. Cada tramo de torre en celosfa 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 dos tramos sucesivos.
Por otra parte, en esta estructura perfeccionada de torre modular de hormigon, metalica y/o mixta, para turbinas eolicas y otras aplicaciones, los diferentes tramos de torre asf constituidos se encuentran a su vez unidos entre sf mediante bridas (5) constituidas por un reborde interior (4) en los bordes extremos, provistos de una pluralidad de orificios por donde pasan las barras metalicas de sujecion.
Asimismo, los diferentes tramos de torre asf constituidos se encuentran a su vez unidos entre sf mediante bridas (6) provistas por una pluralidad de orificios que son atravesados por un conjunto de tirantes metalicos (7), entre la brida del tramo en cuestion y la base o zapata de la torre, pasando dichos tirantes por todas las bridas de los tramos intermedios.
Ademas, los diferentes tramos de torre asf constituidos se encuentran unidos entre sf por un sistema de barras de acero salientes de un tramo, que se alojan en conductos dejados al efecto en el otro tramo, estableciendose la union mediante relleno de los conductos o vainas con mortero sin retraccion, fluido, de alta resistencia. Igualmente, ademas de las anteriores bridas de union 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 hormigon para turbinas eolicas y otras aplicaciones, se constituye una celosfa abierta formada por elementos prefabricados lineales, rectos o curvos, que se unen entre sf 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, uniendose el conjunto mediante el relleno de las vainas con mortero fluido, sin retraccion, de alta resistencia. Por ultimo, en esta estructura perfeccionada de torre modular de hormigon para turbinas eolicas y otras aplicaciones, los tramos superiores pueden ser metalicos en lugar de hormigon prefabricado. Finalmente, la forma, materiales y dimensiones podran 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 (9)

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    REIVINDICACIONES
    1. Torre modular (1) para turbinas eolicas, que comprende una pluralidad de elementos tronco-conicos (2) dispuestos verticalmente uno sobre otro, formandose cada elemento (2) mediante segmentos (3) de hormigon prefabricados dispuestos horizontalmente lado a lado en un anillo, en la que los elementos tronco-conicos (2) estan unidos por medio de juntas verticales y horizontales, humedas o secas, o medias juntas verticales cosidas mediante barras pretensadas a traves de los orificios existentes en un reborde vertical, caracterizada por que
    los elementos superiores (2) de la torre (1) se forman mediante un numero de segmentos (3) menor que los elementos inferiores (2).
  2. 2. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que los elementos (2) se unen mediante bridas (5) usando un reborde interior (4) en unos bordes extremos de los elementos (2), provistos de una pluralidad de orificios a traves de los que pasan unas barras metalicas de sujecion o cables que se tensan mediante tuercas a ambos lados de la brida (5).
  3. 3. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que unos segmentos (3) adyacentes se unen con hormigon.
  4. 4. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    comprendiendo los elementos (2) unos bordes que tienen un perfil machihembrado para facilitar el encaje entre elementos (2) adyacentes.
  5. 5. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    comprendiendo ademas los elementos (2) unas bridas en los bordes extremos (6) con una pluralidad de orificios, uniendose los elementos (2) adyacentes mediante barras de sujecion a traves de los orificios de brida terminal.
  6. 6. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    comprendiendo los elementos (2) unas bridas en los bordes extremos (6) con una pluralidad de orificios, uniendose
    los elementos (2) mediante cables metalicos que pasan a traves de las bridas (6) de todos los elementos (2) y que se conectan a la zapata de la base de la torre.
  7. 7. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, uniendose los elementos (2) mediante cables metalicos embebidos en el hormigon que pasan a traves de todos los elementos (2), conectados a la zapata de la base de la torre.
  8. 8. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, uniendose los elementos (2) mediante barras de acero corrugadas de proyeccion vertical de un elemento alojadas en conductos correspondientes de un elemento (2) adyacente.
  9. 9. Torre modular (1) para turbinas eolicas de acuerdo con la reivindicacion 8, en la que el extremo de cada barra de acero comprende una bola para facilitar el deslizamiento de la barra de acero en su conducto.
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