ES2894101T3 - Soporte de sustentación para un aerogenerador marino, y método de montaje - Google Patents

Soporte de sustentación para un aerogenerador marino, y método de montaje Download PDF

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ES2894101T3 ES09735813T ES09735813T ES2894101T3 ES 2894101 T3 ES2894101 T3 ES 2894101T3 ES 09735813 T ES09735813 T ES 09735813T ES 09735813 T ES09735813 T ES 09735813T ES 2894101 T3 ES2894101 T3 ES 2894101T3
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Abstract

Soporte de sustentación (8) para un aerogenerador marino, que comprende un cuerpo base (1 ) constituido por una solera (4) de planta circular o poligonal, con un fuste (5) de paredes verticales,con una pluralidad de cavidades (6) verticales a lo largo de todasu altura y una losa (2) apoyada sobre el fuste (5) del cuerpo base (1 ) sobre la que se apoya y fija un aerogenerador (3); en cuyo procedimiento de fabricación el cuerpo base (1 ) del soporte de sustentación (8), es fabricado mediante un encofrado deslizante, desde su solera a su base superior, y cuyo método comprende ellastrado del soporte (8) rellenando parcialmente las cavidades (6) verticales; el remolque del soporte (8) de sustentación mar adentro, desde su lugar de fabricación, hasta de instalación del aerogenerador marino; el fondeo del soporte (8) de sustentación, porel total relleno de sus cavidades (6) verticales, hasta apoyarsesobre una banqueta (19) de escollera del fondo marino, y el montaje del aerogenerador (3).

Description

DESCRIPCIÓN
Soporte de sustentación para un aerogenerador marino, y método de montaje
OBJETO DE LA INVENCIÓN.
La siguiente invención, según se expresa en el enunciado de la presente memoria descriptiva, se refiere a un soporte de sustentación para un aerogenerador marino, y método de instalación, donde el soporte de sustentación se constituye por un cuerpo base y una losa superior a él, teniendo como primer aspecto que el soporte de sustentación quede apoyado sobre el fondo marino y la losa quede sobre el nivel del mar y de las olas.
Un segundo aspecto de la invención es que el cuerpo base conformante del soporte de sustentación sea fabricado mediante un sencillo procedimiento de encofrado por deslizamiento, con la ventaja añadida de poder ser fabricado en un buque flotante.
Un tercer aspecto de la invención es que mediante el parcial relleno de las cavidades del cuerpo base el soporte de sustentación flote con estabilidad suficiente para su remolque desde el lugar de fabricación al lugar de instalación en alta mar.
Otro aspecto de la invención es que sobre el propio soporte de sustentación, en su remolque al lugar de instalación, se puedan transportar distintos componentes del aerogenerador.
CAMPO DE APLICACIÓN.
En la presente memoria se describe un soporte de sustentación para un aerogenerador marino, procedimiento de fabricación y método de instalación, cuyo soporte es de aplicación para ser instalado sobre una banqueta de escollera en el fondo marino emergiendo del nivel del mar y de las olas.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN.
Como es conocido, la instalación de aerogeneradores en el mar presenta diversos problemas técnicos y económicos, pudiendo destacar como más relevantes el método de instalación del conjunto y la fijación del aerogenerador al fondo marino.
Así, se han desarrollado diferentes modelos de estos sistemas, pudiendo considerar el sistema descrito en la solicitud de patente US 2007/0243063, en la que se describe una estructura para turbina eólica en mar abierto y método para ella, con objeto de elevar y retraer en mar abierto montajes de turbina eólica, estando entre las estructuras presentadas las palas plegadas de turbina eólica.
Asimismo, podemos considerar la solicitud de patente WO 0134977A1 en la que se muestra un sistema de fijación al fondo marino por gravedad, cuyo sistema contiene una única cavidad y se rellena de agua para su fijación al fondo marino. En este diseño la torre del aerogenerador está expuesta a la acción de olas y corrientes.
Igualmente, en la solicitud de patente EP 1777348 A1 se describe una cimentación de gravedad, apta para soportar un aerogenerador marino, de forma cónica y con una única cavidad en su interior.
FR 2261925 A divulga una cimentación marina que comprende una placa base y un eje, ambos comprendiendo una pluralidad de cavidades.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.
En la presente memoria se describe un soporte de sustentación y un método de montaje de un aerogenerador marino de acuerdo a las reivindicaciones independientes 1 y 6.
El soporte de sustentación para un aerogenerador marino se define por las características de la reivindicación 1 presente.
El soporte de sustentación apoyando sobre una escollera del fondo marino queda con la losa superior sobre el nivel del mar y de las olas, evitando que las olas puedan incidir sobre la torre del aerogenerador.
Por otra parte, la losa que apoya sobre el fuste del cuerpo base y sobre la que se apoya y fija el aerogenerador, presenta una serie de orificios pasantes coincidentes con las cavidades verticales del cuerpo de soporte inferior. Además, la losa de apoyo y fijación del aerogenerador puede ser de espesor variable, siendo de mayor espesor en la zona de apoyo y fijación del aerogenerador.
La geometría y distribución de masas del cuerpo base del soporte es tal que lastrado mediante el relleno parcial de sus cavidades verticales, dicho soporte flota con estabilidad suficiente para su remolque al lugar de instalación. Igualmente, la losa de apoyo y fijación del aerogenerador puede presentar una interfase para la conexión de una grúa de montaje y cambio de componentes del aerogenerador.
Asimismo, la losa puede incorporar un primer tramo de la torre del aerogenerador.
El cuerpo base del soporte de sustentación, sustancialmente de hormigón armado, es fabricado mediante un encofrado deslizante, desde su solera a su base superior.
El cuerpo base del soporte de sustentación se fabrica en un buque flotante.
El método de montaje de un aerogenerador marino de acuerdo a la presente invención se define en la reivindicación independiente 6.
El relleno de las cavidades verticales del cuerpo base se realiza a través de los orificios pasantes de la losa, tapándose dichos orificios tras el relleno total de las cavidades.
Al menos una de las cavidades verticales del cuerpo base, posicionada bajo el aerogenerador, se rellena de hormigón al menos en su parte superior.
Sobre la losa superior al cuerpo base del soporte de sustentación, se fijan de manera provisional para su transporte, algunos componentes del aerogenerador, permitiendo obtener una reducción de costes.
Además, la losa de apoyo y fijación del aerogenerador puede estar provista de una interfase para la conexión de una grúa de montaje y cambio de componentes del aerogenerador, con la ventaja de no precisar grandes barcos grúa para su montaje y operaciones de mantenimiento.
Para completar la descripción que seguidamente se va a realizar, y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos, en cuyas figuras de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más característicos de la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DISEÑOS.
Figura 1. Muestra una vista en alzado de un aerogenerador montado sobre un soporte de sustentación apoyado sobre el suelo marino por una banqueta de solera, cuyo soporte de sustentación se constituye por un cuerpo base y una losa superior.
Figura 2. Muestra una vista en planta del soporte de sustentación de un aerogenerador, pudiéndose observar los orificios pasantes de la losa superior coincidentes con unas cavidades verticales del cuerpo base del soporte de sustentación.
Figura 3. Muestra una vista seccionada según el corte A-A de la figura anterior, pudiéndose observar la losa superior incorporada sobre el cuerpo base constituido por una solera y un fuste con unas cavidades verticales según toda su altura.
Figura 4. Muestra una vista esquemática del sistema de fabricación del cuerpo base de soporte en un dique flotante por un sistema de encofrado deslizante.
Figura 5. Muestra una vista en alzado del procedimiento de fabricación del cuerpo base, pudiéndose observar como el encofrado deslizante, de pequeñas dimensiones, se irá elevando conforme se endurece el hormigón.
Figura 6. Muestra una vista en planta del procedimiento de fabricación del cuerpo base, pudiéndose observar como el encofrado deslizante consta de una pared exterior, una serie de núcleos y una estructura superior de anclaje, habiendo representado, igualmente, una vista en alzado del cuerpo de encofrado.
Figura 7. Muestra una vista del arrastre del soporte de sustentación del aerogenerador, pudiéndose observar como la losa superior sirve de apoyo para el transporte de diferentes componentes del aerogenerador.
Figura 8. Muestra una vista del modo de fondeo, mediante el relleno de las cavidades verticales del cuerpo base conformante del soporte de sustentación del aerogenerador situándolo sobre una banqueta de escollera del fondo marino
Figura 9. Muestra una vista de la torre del aerogenerador y una grúa montada sobre la losa superior del soporte de sustentación para el montaje del aerogenerador, pudiéndose observar como se ha rellenado las cavidades del cuerpo base del soporte de sustentación para su instalación sobre la banqueta de escollera del fondo marino. DESCRIPCIÓN DE UNA REALIZACIÓN PREFERENTE.
A la vista de las comentadas figuras y de acuerdo con la numeración adoptada podemos observar como el soporte de sustentación 8 se constituye por un cuerpo base 1 y una losa 2 para el soporte y fijación del correspondiente aerogenerador 3.
El cuerpo base 1 se configura por una solera 4 de base circular o poligonal y un fuste 5, de sección semejante, conformando una serie de cavidades 6 verticales, según toda la altura del fuste (5), de sección circular o poligonal, siendo fabricados los cuerpos 1 por un sistema de encofrado deslizante en un dique flotante 7.
De esta forma, el soporte de sustentación 8 se conforma por un cuerpo base 1 y una losa 2 superior de apoyo y sujeción de, al menos, un aerogenerador 3, donde la losa 2 de superestructura presenta una serie de orificios 9 coincidentes con las cavidades 6 verticales del cuerpo base 1.
La losa 2 de apoyo y sujeción del aerogenerador 3 puede ser de espesor variable y en la zona 13 de apoyo y sujeción del aerogenerador 3 presenta un mayor espesor.
Una vez fabricado el cuerpo base 1 e incorporada la losa 2 de superestructura, con el rellenado parcial de las cavidades 6 verticales del soporte de sustentación 8, el mismo flota con estabilidad suficiente para su remolque al lugar de instalación.
Además, al disponer, para el rellenado, de varias cavidades 6 independientes permite obtener una gran estabilidad de flotación evitando un posible vuelque.
Asimismo, en una ejecución practica de la invención la losa 2 de apoyo y sujeción del aerogenerador 3 puede incorporar, al menos, una parte 14 de la torre 10 del aerogenerador 3.
Por otra parte, dado que la losa 2 de apoyo y sujeción del aerogenerador 3 define una amplia superficie permite el transporte de diferentes componentes del aerogenerador hasta el lugar de instalación mar adentro, como puede ser la nacelle 11, tramos de la torre 15, buje, etc., lo cual representa un ahorro económico en la operación de transporte.
Igualmente, en la losa 2 se puede disponer de una interfase 17 para la conexión de una grúa 16 a través de la cual se llevará a cabo el montaje y cambio de componentes del aerogenerador, lo cual representa un importante ahorro económico en las operaciones de montaje y mantenimiento, dado el alto coste y baja disponibilidad de barcos dotados de grúa.
En cuanto al proceso de fabricación de los cuerpos base 1, los mismos, preferentemente, serán fabricados mediante un encofrado deslizante que se rellena de hormigón y se desplaza verticalmente, resultando un sistema económico y sencillo.
Así, a la vista de las figuras 4, 5 y 6, podemos observar como el encofrado deslizante se conforma por un cuerpo 20 que presenta una pequeña altura y esta definido por una pared 21 exterior y de una serie de núcleos 22 soportados por una estructura 23, de forma que los núcleos 22 darán lugar a las cavidades 6 interiores del cuerpo base 1, pudiéndose llevar a cabo el proceso de fabricación en un buque flotante 7.
De esta forma, el hormigón 24 se vierte en un proceso en continuo, izándose progresivamente el cuerpo 20 de encofrado a medida que el hormigón se va endureciendo. De esta modo, mediante un mismo encofrado de pequeñas dimensiones puede hacerse un fuste 5 tan alto como sea necesario, en función de la profundidad a la que está el fondo marino en el emplazamiento donde debe sustentarse el aerogenerador.
Por otra parte, el aerogenerador 3 es del tipo de aerogeneradores que se constituyen por una torre 10 que soporta la nacelle 11 y un rotor compuesto de varias palas 12.
Una vez que el soporte de sustentación 8 ha sido transportado hasta el lugar de instalación se procederá al total rellenado de las cavidades 6 verticales provocando el fondeo del mismo hasta quedar perfectamente asentado sobre una banqueta de escollera 19 del fondo marino, de manera que la losa 2 de apoyo y sujeción de la torre 10 del aerogenerador 3 queda sobre nivel del mar y las olas.
De acuerdo a la presente invención, el método reivindicado comprende:
• el lastrado del soporte 8 rellenando parcialmente las cavidades 6 verticales a través de los orificios 9 pasantes de la losa 2 superior del soporte de sustentación 8;
• el remolque del soporte de sustentación 8 mar adentro, desde su lugar de fabricación, hasta el lugar de instalación del aerogenerador 3 marino;
• el fondeo del soporte de sustentación 8, por el total relleno de sus cavidades 6 verticales, hasta apoyarse sobre una banqueta de escollera 19 del fondo marino, emergiendo el soporte de sustentación 8 respecto del nivel del mar y de las olas, y;
• el montaje del aerogenerador 3.
Así, sobre el cuerpo base 1 se incorpora una losa 2 de apoyo y sujeción de, al menos, un aerogenerador 3, cuya losa 2 presenta una serie de orificios 9 pasantes respecto de las cavidades 6 verticales, donde por medio de los orificios 9 se permite el relleno de dichas cavidades 6 verticales del cuerpo base 1 conformante del soporte de sustentación 8.
De esta forma, una vez fabricado el cuerpo base 1 e incorporada la losa 2 de superestructura en su parte superior, mediante el relleno parcial de las cavidades 6 verticales del cuerpo base 1 conformante del soporte de sustentación 8 se garantiza su flotación estable durante el remolque desde el lugar de fabricación al de instalación.
La estabilidad de flotación del soporte de sustentación 8 se ve favorecida al disponer de una pluralidad de cavidades 6 de lastrado, evitando posibles vuelques.
En una ejecución practica, al menos, una de las cavidades 6 verticales posicionada bajo el aerogenerador 3 se rellena al menos en su parte superior de hormigón 18. En una ejecución preferente se producirá el parcial relleno con hormigón 18 de la parte superior de las cavidades 6 verticales posicionadas bajo el aerogenerador 3 con objeto de reforzar la losa 2 de superestructura bajo la torre 10 del aerogenerador.
Asimismo, sobre la losa 2 superior del soporte de sustentación 8 se disponen, de manera provisional para su transporte, algunos componentes del aerogenerador, como pueden ser tramos 15 de la torre, la nacelle 11, el buje, etc..
Igualmente, la losa 2 superior del soporte de sustentación 8 dispone de una interfase 17 para la conexión de una grúa 16 para el montaje del aerogenerador 3, así como de utilidad para operaciones de mantenimiento.
Esta ejecución, tal como se ha indicado, aporta una gran ventaja dado que representa un importante ahorro económico al no precisar de grandes barcos para el transporte de todos sus componentes, así como de barcos dotados de grúa de baja disponibilidad y alto coste.

Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. SOPORTE DE SUSTENTACIÓN PARA UN AEROGENERADOR MARINO (3), donde el soporte de sustentación (8) comprende:
• un cuerpo base (1) constituido por una solera (4) de planta circular o poligonal, con un fuste (5) de paredes verticales donde el fuste (5) tiene una sección semejante a la de la solera (4), con una pluralidad de cavidades (6) verticales que se extienden a lo largo de toda su altura de sección circular o poligonal del fuste, y;
• una losa (2) apoyada sobre el fuste (5) del cuerpo base (1) sobre la que se puede apoyar y fijar un aerogenerador (3), caracterizado porque la losa (2) que apoya sobre el fuste (5) del cuerpo base (1) y sobre la que se puede apoyar y fijar el aerogenerador (3) presenta una serie de orificios (9) pasantes coincidentes con las cavidades (6) verticales del cuerpo base (1) de soporte inferior.
2. SOPORTE DE SUSTENTACIÓN PARA UN AEROGENERADOR MARINO (3) según la reivindicación 1a, caracterizado porque la losa (2) es de espesor variable, siendo de mayor espesor en la zona de apoyo y fijación sobre la que se va a instalar el aerogenerador (3).
3. SOPORTE DE SUSTENTACIÓN PARA UN AEROGENERADOR MARINO (3), según la reivindicación 1a, caracterizado porque la geometría y distribución de masas del cuerpo base (1) del soporte (8) es tal que lastrado mediante el relleno parcial de sus cavidades (6) verticales, dicho soporte flota con estabilidad suficiente para su remolque al lugar de instalación.
4. SOPORTE DE SUSTENTACIÓN PARA UN AEROGENERADOR MARINO (3), según la reivindicación 1a, caracterizado porque la losa (2) presenta una interfase (17) para la conexión de una grúa (16) de montaje y cambio de componentes del aerogenerador.
5. SOPORTE DE SUSTENTACIÓN PARA UN AEROGENERADOR MARINO (3), según la reivindicación 1a, caracterizado porque la losa (2) incorpora un primer tramo (14) de una torre (10) del aerogenerador(3).
6. MÉTODO DE MONTAJE DE UN AEROGENERADOR MARINO (3), comprendiendo las etapas de:
• provisión de un soporte de sustentación (8) de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5,
• lastrado del soporte (8) rellenando parcialmente las cavidades (6) verticales del cuerpo base (1);
• remolcado del soporte (8) de sustentación mar adentro, desde su lugar de fabricación, hasta el lugar de instalación del aerogenerador marino;
• fondeo del soporte (8) de sustentación, por el total relleno de sus cavidades (6) verticales, hasta apoyarse sobre una banqueta (19) de escollera del fondo marino, emergiendo el soporte de sustentación (8) respecto del nivel del mar y de las olas, y;
• montaje del aerogenerador (3), donde el relleno de las cavidades (6) verticales del cuerpo base (1) se realiza a través de los orificios (9) pasantes de la losa (2), tapándose dichos orificios tras el relleno total de las cavidades (6).
•
7. MÉTODO DE MONTAJE DE UN SOPORTE DE SUSTENTACIÓN DE UN AEROGENERADOR MARINO (3), según la reivindicación 6a, caracterizado porque al menos una de las cavidades (6) verticales del cuerpo base (1), posicionada debajo del aerogenerador (3), se rellena con hormigón al menos en su parte superior.
8. MÉTODO DE MONTAJE DE UN SOPORTE DE SUSTENTACIÓN DE UN AEROGENERADOR MARINO (3), según la reivindicación 6a, donde la losa (2) es una losa superior del cuerpo base (1) del soporte (8) de sustentación y caracterizado porque algunos componentes del aerogenerador, se fijan de manera provisional para su transporte, a la losa superior.
9. MÉTODO DE MONTAJE DE UN SOPORTE DE SUSTENTACIÓN DE UN AEROGENERADOR MARINO (6), según la reivindicación 6a, caracterizado porque la losa (2) esta provista de una interfase (17) para la conexión de una grúa (16) de montaje para el cambio de componentes del aerogenerador.
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