ES2234392A1 - Proceso para el montaje de la torre de un aerogenerador y torre asi construida. - Google Patents
Proceso para el montaje de la torre de un aerogenerador y torre asi construida.Info
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Abstract
Proceso para el montaje de la torre de un aerogenerador y torre así construida, constituyéndose la torre del aerogenerador por tramos (1) formados por un conjunto de pilares longitudinales y placas de cierre entre ellos, cuyo conjunto se ensambla en un útil (6) de montaje que se puede utilizar a pie de obra, mientras que para el montaje del conjunto componente del aerogenerador se utiliza una grúa de montaje (16), la cual se incorpora mediante una grúa convencional, estableciendo dicha grúa (16) engrane operativo mediante grupos motrices de piñones sobre cremalleras dentadas incorporadas en los tramos (1) de la torre del aerogenerador, para el desplazamiento sucesivo a diferentes alturas, desde las cuales se efectúa con la mencionada grúa (16) el montaje de las partes que tienen que ir por encima.
Description
Proceso para el montaje de la torre de un
aerogenerador y torre así construida.
La presente invención se refiere a un proceso de
montaje de aerogeneradores, aprovechando la propia torre del
aerogenerador como medio sustentador de una grúa, mediante la cual
se van disponiendo los distintos tramos componentes de la torre en
operaciones sucesivas a distintas alturas, y al final el cuerpo del
aerogenerador, ascendiendo la grúa por medios propios hasta las
distintas alturas de operación, en tanto que los tramos componentes
de la torre del aerogenerador se estructuran según una construcción
que permite su realización incluso en el lugar de montaje del
aerogenerador.
Para montar la torre de los aerogeneradores, dada
su elevada altura y su considerable peso, se necesitan potentes
grúas, las cuales, o bien son autopropulsadas para desplazarse al
lugar de montaje del aerogenerador, o bien se montan en el propio
lugar de colocación del aerogenerador, lo cual implica una gran
complejidad y hace muy costoso el montaje de los aerogeneradores,
máxime teniendo en cuenta que en los parques eólicos hay que montar
múltiples aerogeneradores, lo que hace necesario el movimiento de
la grúa de un punto a otro de montaje.
Dada la constante evolución de los
aerogeneradores, que han ido aumentando de tamaño, llegando a
alturas que superan el alcance de las grúas existentes, se han
desarrollado soluciones para actuar con medios de elevación desde la
propia torre del aerogenerador en construcción, pudiendo utilizarse
así medios de elevación más sencillos y sin límite de la altura de
construcción.
Se conocen en ese sentido sistemas para montar la
torre de los aerogeneradores de manera que según se van montando
los tramos componentes de la torre, ellos mismos se constituyen en
soporte de la grúa utilizada para el montaje, de modo que el cuerpo
de la grúa va trepando por la torre en construcción a medida que se
realiza el montaje de ésta. Tal es el caso, por ejemplo, de la
Patente Española N° 200200712 del propio solicitante.
Otras soluciones equivalentes, en el mismo
sentido, son las del Modelo de Utilidad Alemán G 94 14 643 y las de
las Patentes DE 196 47 515, DE 197 41 988, US 3.789.565, US
4.311.434, US 6.408.575 y US 6.522.025, entre otras, cuyas
realizaciones resultan complicadas y no ofrecen una adecuada
fiabilidad.
Por otra parte, hasta ahora en las soluciones de
montaje conocidas la torre del aerogenerador a construir se
transporta en tramos acabados, formados por virolas de calderería
que se ensamblan consecutivamente unas con otras en el montaje del
aerogenerador. Esto implica un transporte complejo y costoso, por el
gran tamaño de los tramos mencionados, ya que, por ejemplo, una
torre de 60 metros de altura se puede componer de cinco tramos de
12 metros de longitud cada uno.
De acuerdo con la invención se propone un proceso
de montaje y una realización estructural de la torre de los
aerogeneradores, que proporcionan ventajas notables de simplicidad
y efectividad respecto de las soluciones hasta ahora existentes,
para la construcción de los aerogeneradores.
El proceso de la invención comprende la
construcción de los tramos componentes de la torre del
aerogenerador, en un útil de montaje, mediante el ensamble de unos
pilares y unas placas intermedias que componen el contorno de cada
tramo, incorporando en el exterior del tramo una o más cremalleras
longitudinales dentadas.
Para el montaje de la torre se dispone un primer
tramo sobre una cimentación preparada sobre el suelo, utilizando
para la colocación de dicho tramo una grúa convencional, mediante
la cual se coloca a su vez respecto del mencionado tramo una grúa
de montaje provista con uno o más grupos motrices de piñones que
engranan en las cremalleras longitudinales exteriores del tramo de
la torre.
Mediante sus grupos motrices, la grúa de montaje
se eleva entonces, trepando por las cremalleras del tramo de la
torre, hasta la cumbre de dicho tramo, en donde se fija
estáticamente, para desde esa posición recoger y elevar otro tramo
de la torre hasta el posicionamiento de montaje del mismo por
encima del tramo anterior, estableciéndose el amarre de ambos
tramos con los correspondientes medios de unión destinados para
ello.
Después del amarre de los tramos la grúa de
montaje se libera de la fijación estática y mediante sus grupos
motrices se eleva de nuevo hasta la cumbre del tramo de la torre
colocado en la operación anterior; repitiéndose la secuencia para
la colocación de cada uno de los tramos componentes de la torre,
hasta la altura necesaria; y al final, mediante la propia grúa de
montaje, se eleva de la misma forma el cuerpo del aerogenerador
para su colocación sobre el último tramo de la torre.
Una vez colocado el cuerpo del aerogenerador en
la parte superior de la torre, se baja la grúa de montaje hasta la
parte inferior, llevándola igualmente mediante sus grupos motrices,
en descenso a lo largo de las cremalleras de la torre.
Cada uno de los tramos de la torre del
aerogenerador se compone por una serie de pilares longitudinales
formados por perfiles resistentes, entre los cuales se disponen
unas placas de cierre, conformando un contorno que puede ser
cilíndrico o con una determinada conicidad, en cuyo interior se
incorporan transversalmente unos módulos de refuerzo, los cuales
establecen uniones con los distintos pilares de la composición del
tramo.
En el exterior de los tramos de la torre se
disponen una o más cremalleras longitudinales dentadas, las cuales
se disponen en anclaje de posicionamiento vertical, pudiendo ser
desmontables para su retirada después de montado el aerogenerador.
Como opción se prevé que las mencionadas cremalleras puedan
permanecer incorporadas en la torre del aerogenerador, para permitir
la elevación, mediante grupos accionadores de piñones, de una
plataforma de carga, en operaciones posteriores de mantenimiento o
sustitución de piezas del aerogenerador.
La figura 1 muestra una perspectiva explosionada
de la realización constructiva de un tramo de torre de
aerogenerador según la invención.
La figura 2 es una perspectiva del tramo de torre
anterior montado, con un recorte parcial.
Las figuras 3 y 4 muestran la realización del
montaje constructivo de un tramo de torre en el útil de montaje
correspondiente.
Las figuras 5 y 6 representan sendos ejemplos de
módulos de refuerzo para la incorporación en el interior de los
tramos de torre.
La figura 7 es un corte de la cimentación
preparada en el suelo para el montaje de un aerogenerador.
Las figuras 8 y 9 son sendas perspectivas del
montaje constructivo de un primer tramo de torre de aerogenerador
sobre la cimentación de base.
La figura 10 muestra la colocación del primer
tramo de la torre de un aerogenerador, sobre la cimentación de base
correspondiente, utilizando una guía convencional.
La figura 11 es una vista en planta de la grúa
destinada para el montaje de los aerogeneradores según la
invención.
La figura 11A es un detalle ampliado en
perspectiva de un grupo motriz de la grúa de montaje anterior, en
disposición sobre la cremallera correspondiente al engrane.
La figura 12 es una vista de la colocación de la
grúa de montaje respecto del primer tramo ya instalado de la torre
de un aerogenerador, mediante una grúa convencional.
Las figuras 13 a 19 muestran la secuencia del
montaje sucesivo de la torre del aerogenerador, mediante la grúa de
montaje, a partir del primer tramo instalado sobre la cimentación
de base.
Las figuras 20 a 23 muestran la secuencia del
montaje del cuerpo del aerogenerador, sobre la torre montada,
mediante la misma grúa de montaje.
Las figuras 24 y 25 muestran el descenso de la
grúa de montaje a la parte inferior del aerogenerador montado, para
la retirada de la misma.
La figura 26 es una vista del aerogenerador
montado dispuesto para funcionar, después de retirada la grúa de
montaje.
Las figuras 27 y 28 son sendas vistas, en alzado
y planta, de la disposición de una plataforma de carga móvil a lo
largo de la torre del aerogenerador, aprovechando las cremalleras
del montaje.
Las figuras 29 y 30 son respectivas vistas, en
alzado y planta, de un detalle ampliado del acoplamiento motriz de
la plataforma de carga anterior, sobre una de las cremalleras de la
torre del aerogenerador.
La invención tiene por objeto un proceso del
montaje constructivo de los aerogeneradores, mediante la
utilización de una grúa de montaje que se apoya en la propia torre
del aerogenerador en construcción, siendo capaz de trepar por sí
misma a sucesivas alturas, a medida que se va realizando el montaje
de la torre del aerogenerador, para ir colocando por encima las
subsiguientes partes de la construcción del aerogenerador.
El proceso del montaje del aerogenerador
comprende la construcción de los tramos (1) componentes de la
torre, los cuales se estructuran, según las figuras 1 y 2, mediante
pilares longitudinales (2) formados por perfiles resistentes, entre
los cuales se incorporan placas (3) de cierre, determinando un
contorno que puede ser cilíndrico o en conicidad.
El número de los pilares (2) componentes de los
tramos (1) puede ser variable, en función de la resistencia
necesaria y del diámetro de la formación de los tramos (1); estando
previsto además que los mencionados pilares (2) pueden ser de
diferente sección en los tramos (1) destinados a distintas alturas
en la formación de la torre del aerogenerador, ya que los de la
parte inferior tienen que soportar mayores esfuerzos que los de la
parte superior.
En el interior de la estructura de los tramos (1)
se incorporan unos módulos (4) de refuerzo, los cuales se disponen
transversalmente, como se observa en las figuras 8 y 9, uniéndose
por medio de acoplamientos de sujeción (5) a los pilares (2)
componentes del tramo (1) correspondiente.
Dichos módulos (4) de refuerzo se incorporan
distribuidos en la altura según la resistencia que hayan de tener
los tramos (1), estando previsto que queden distanciados al menos
para que entre ellos puedan trabajar operarios en el interior de la
torre, para las actividades que sean necesarias.
Los mencionados módulos (4) de esfuerzo pueden
ser de configuraciones distintas en cuanto a la relación entre su
núcleo y los acoplamientos (5) para la sujeción, como representan
las figuras 5 y 6, permitiendo la adaptación en los tramos (1) de
aplicación en función de la estructura que éstos presenten.
La formación constructiva de los tramos (1) se
realiza en un útil de montaje (6), como representan las figuras 3 y
4, comprendiendo dicho útil (6) sendos pares de roldanas acanaladas
(7) en los extremos, sobre las cuales se disponen unos anillos (8)
que pueden girar apoyados en dichas roldanas (7), de forma que
respecto de los mencionados anillos (8) se sujetan los pilares (2)
componentes del tramo (1) a construir, para colocar, una vez así
las placas (3) de cierre entre los pilares (2).
El útil (6) permite la rotación del conjunto
estructural del tramo (1), según se va formando, para tener siempre
en alcance de buen acceso para los operarios la zona de
manipulación, facilitando así el trabajo a realizar.
En el exterior de los tramos (1) se disponen
longitudinalmente unas cremalleras dentadas (9), las cuales se
sujetan sobre respectivos pilares (2) de la composición estructural
del tramo (1) correspondiente, bien directamente o por medio de
anclajes de sujeción, de manera que cuando los tramos (1) son en
conicidad, las cremalleras (9) se disponen, mediante oportunos
anclajes, en una disposición vertical, es decir separándose
progresivamente del contorno del tramo (1) en relación con la
disminución del diámetro del mismo.
Las cremalleras (9) pueden ser una o varias en el
contorno de los tramos (1), estando prevista preferentemente la
disposición de dos en contraposición diametral, pero pueden ser
tres o más regularmente distribuidas en el contorno de los tramos
(1). En el caso de disposición de una sola cremallera (9), en
combinación con ella se prevé la disposición de medios de guiado en
la parte contrapuesta de los tramos (1).
Para el montaje de la torre de un aerogenerador,
los tramos componentes (1) pueden construirse, sobre el útil (6) de
montaje, a pie de obra o en otro lugar, para luego transportarlos
hasta el punto la instalación del aerogenerador.
El montaje constructivo del aerogenerador
comprende la preparación de una cimentación (10) que se dispone
alojada en el suelo, como representa la figura 7, comprendiendo un
núcleo (11) de hormigón, desde el cual salen radialmente unas
nervaduras (12) que se extienden sobre una losa de base (13), según
se observa en las figuras 8 y 9, de manera que en su alojamiento en
el suelo el contorno de dicha cimentación (10) se cubre sobre la
placa base (13) y las nervaduras (12) mediante un relleno (14) del
propio material de la excavación, quedando así la cimentación (10)
perfectamente fijada.
Una vez preparada la cimentación (10) en el lugar
de instalación del aerogenerador, se dispone sobre ella un primer
tramo (1) de la torre del aerogenerador, lo cual se realiza
construyendo directamente ese primer tramo (1) de la torre sobre la
cimentación (10), como representan las figuras 8 y 9, o bien
colocando el tramo (1) ya formado, sobre la cimentación (10), lo
cual se realiza mediante una grúa convencional (15), según
representa la figura 10.
A continuación, como representa la figura 12,
respecto del mencionado primer tramo (1) dispuesto sobre la
cimentación (10), se dispone, mediante la misma u otra grúa
convencional (15), una grúa (16) especial para realizar el montaje
del aerogenerador.
Dicha grúa (16) de montaje consta, como
representa la figura 11, de una estructura central (17), formada
por un conjunto que puede disponerse alrededor del tramo (1) de la
torre a construir, respecto de la cual estructura (17) van
dispuestas en un conjunto susceptible de bascular una pluma (18) y
una contrapluma (19), formadas por sendos conjuntos paralelos
iguales que van articulados en montaje giratorio sobre los
laterales de la estructura central (17).
En la estructura (17) van incorporados unos
grupos motrices (20) formados por motores (21) accionadores de
piñones (22), los cuales engranan sobre las cremalleras dentadas
(9) de los tramos (1) de la torre, como muestra la figura 11A,
permitiendo desplazar todo el conjunto de la grúa (16) a lo largo de
la torre en construcción, mediante circulación de los piñones (22),
accionados por los motores (21), sobre las cremalleras (9).
Una vez dispuesta la grúa (16) respecto del
primer tramo (1) de la torre, mediante accionamiento de los grupos
motrices (20) se lleva a dicha grúa (16) hasta la cumbre del tramo
(1) de la torre, estableciéndose allí una fijación estática. En esa
posición, tal como representa la figura 13, la grúa (16) queda en
disposición de coger otro tramo (1.1) de la torre formado a pie de
obra, o formado en otro lugar y llevado hasta el lugar de
instalación por un medio de transporte (23) como muestra la figura
14. Mediante un medio transportador adecuado (24), se lleva
también, hasta una posición de ser cogido por la grúa (16), un
contrapeso (25).
Mediante la pluma (18) de la grúa (16) se coge
entonces el tramo (1.1), mientras que con la contrapluma (19) se
coge el contrapeso (25); y entonces se bascula el conjunto de la
grúa (16) con la pluma (18) hacia arriba, como representa la figura
15, con lo cual el tramo (1.1) es elevado, llegando a posicionarle
sobre el tramo (1) anterior cuando la grúa (16) llega a la posición
vertical, como representa la figura 16, en cuya posición se realiza
el amarre de los dos tramos (1 y 1.1) quedando su conjunto como una
parte de la torre en construcción.
Después se vuelve la grúa (16) a la posición
horizontal, se la desbloquea de la posición fija y mediante los
grupos motrices (20) se la hace trepar hasta la cumbre del tramo
(1.1) incorporado en la operación anterior, en donde se vuelve a
fijar, quedando en disposición para coger otro nuevo tramo de torre
(1.2), como representa la figura 17.
Mediante una secuencia igual que la anterior, se
eleva el nuevo tramo (1.2), como representa la figura 18, hasta la
colocación de dicho tramo (1.2) sobre el tramo anterior (1.1), para
desplazar de nuevo la grúa (16) hasta la cumbre de dicho tramo
(1.2) que se acaba de colocar, como representa la figura 19,
quedando así dispuesta la grúa (16) para una nueva operación.
De esta forma, repitiendo la secuencia descrita,
tantas veces como sea necesario, se puede construir una torre de
cualquier altura, sin más limitación que la de la propia
resistencia del conjunto estructural de la torre, pero no por causa
de los medios de montaje.
Una vez terminada la construcción de la torre,
siguiendo el mismo procedimiento, mediante la misma grúa (16)
situada en la cumbre se realiza el montaje del cuerpo (26) a nivel
del suelo, como representa la figura 26, por ejemplo colocando dos
de las palas (27) del rotor eólico, para luego elevar dicho cuerpo
(26), como representa la figura 21, hasta la posición de montaje
sobre la torre, como representa la figura 22, y después se eleva la
tercera pala (27) para su colocación sobre el cuerpo (26) con éste
ya colocado sobre la torre, como representa la figura 23. El
montaje de la tercera pala (27) sobre el cuerpo (26) en la parte
alta, es para permitir el montaje de dicho cuerpo (26) sobre la
torre, cuando es elevado por la grúa (16), ya que de estar entonces
colocada la tercera pala, ésta dificultaría la incorporación del
cuerpo (26) a su posición de montaje.
Después de colocado el cuerpo (26) completo sobre
la parte alta de la torre, la grúa (16) se baja en posición
vertical hasta una altura en la que pueda bascularse a la posición
horizontal librando las palas (27), como representa la figura 24, y
a continuación, en posición horizontal, se la baja hasta la parte
inferior de la torre, para su desmontaje y retirada, como representa
la figura 25, quedando así el aerogenerador dispuesto para el
funcionamiento, como representa la figura 26.
Las cremalleras (9) de los tramos (1) de la torre
del aerogenerador, dispuestas para el movimiento de la grúa (16) de
montaje, pueden ser retiradas después de realizado el montaje del
aerogenerador; estando previsto que dichas cremalleras (9) puedan
dejarse incorporadas en la torre del aerogenerador, para su
aprovechamiento como medios para el movimiento de elevación,
mediante correspondientes grupos motrices (28), de una plataforma
elevadora (29), según muestran las figuras 27 a 30, en operaciones
posteriores de mantenimiento del aerogenerador, reparaciones,
sustitución de piezas, etc.
Según un ejemplo de realización, una plataforma
(29) formada por dos mitades complementarias susceptibles de
acoplarse rodeando a la torre (1) del aerogenerador, puede
incorporarse en montaje respecto de dos cremalleras (9)
contrapuestas de dicha torre (1) del aerogenerador, acoplándose en
montaje funcional con respecto a las mencionadas cremalleras (9)
mediante piñones (30) que engranan con dichas cremalleras (9) y que
son accionados por correspondientes motores (31) a través de
respectivos reductores (32). El acoplamiento incluye además unos
rodillos (33) que hacen un guiado lateral sobre las cremalleras
(9), asegurando la estabilidad, yendo provisto el acoplamiento a su
vez con frenos de emergencia (34), para evitar accidentes.
Claims (9)
1. Proceso para el montaje de la torre de un
aerogenerador, del tipo de los que utilizan medios de montaje que
se incorporan sobre la propia torre del aerogenerador en
construcción, los cuales medios son susceptibles de trepar por sí
mismos sucesivamente a lo largo de la torre en construcción, para
realizar, desde las diferentes alturas, el montaje de las partes
del aerogenerador que correspondan por encima, caracterizado
porque los tramos (1) componentes de la torre del aerogenerador se
construyen sobre un útil (6) de montaje, pudiendo realizarse dicha
construcción a pie de obra de la instalación del montaje del
aerogenerador, comprendiendo dicho montaje la preparación de una
cimentación (10) en el suelo, sobre la cual se dispone, mediante
una grúa convencional (15) el primer tramo (1) de la torre del
aerogenerador, incorporándose, también mediante una grúa
convencional (15), una grúa (16) destinada para realizar el montaje
del resto del aerogenerador, la cual establece engrane mediante
grupo motrices (20) sobre cremalleras dentadas (9) incorporadas
longitudinalmente en la parte exterior de los tramos (1) de la
torre, para ascender a lo largo de dichos tramos (1) mediante el
accionamiento de los mencionados grupos motrices (20), hasta las
posiciones operativas de realización del montaje de las partes del
aerogenerador a incorporar por encima.
2. Proceso para el montaje de la torre de un
aerogenerador, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque el útil (6) para la construcción de los
tramos (1) componentes de la torre del aerogenerador comprende dos
pares de roldanas acanaladas (7), sobre las cuales se disponen unos
anillos extremos (8), respecto de los cuales se sujetan los
elementos componentes del tramo de torre (1) a construir, para el
acoplamiento y sujeción de dichos elementos componentes entre sí en
la formación del tramo (1) correspondiente, pudiendo situarse la
zona de trabajo a nivel accesible desde el suelo, mediante la
rotación del conjunto sobre las roldanas (7) de apoyo.
3. Proceso para el montaje de la torre de un
aerogenerador, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque la cimentación (10) de base para el
montaje del aerogenerador se dispone enterrada en el suelo,
comprendiendo un núcleo (11) de hormigón, con unas nervaduras
radiales (12) que se extienden sobre una placa de base (13),
cubriéndose dicha cimentación (10) alrededor del núcleo (11)
mediante un relleno (14) del material de excavación en el lugar de
la instalación.
4. Proceso para el montaje de la torre de un
aerogenerador, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque la grúa de montaje (16) se acopla en
engrane sobre una o más cremalleras (9) de los tramos (1) de la
torre del aerogenerador, estableciendo relación de accionamiento,
mediante grupos motrices (20), respecto de al menos una cremallera
(9), y determinando al menos un apoyo de guiado en la parte
contrapuesta de los tramos (1) de la torre.
5. Proceso para el montaje de la torre de un
aerogenerador, en todo de acuerdo con la primera reivindicación,
caracterizado porque el primer tramo (1) de la torre del
aerogenerador es susceptible de incorporarse sobre la cimentación
(10) habiéndose construido previamente, o bien formarse sobre la
propia cimentación (10) en la incorporación del montaje.
6. Torre de aerogenerador, para el montaje según
el proceso de la primera reivindicación, caracterizada
porque cada tramo componente (1) de la torre se constituye por
pilares longitudinales (2) formados por perfiles resistentes, entre
los cuales se incorporan placas de cierre (3), determinando un
contorno cilíndrico o en conicidad.
7. Torre de aerogenerador, en todo de acuerdo con
la sexta reivindicación, caracterizada porque en el interior
de la estructura de los tramos (1) se incorporan transversalmente
módulos (4) de refuerzo, los cuales determinan acoplamientos de
sujeción (5) mediante los que se fijan respecto de los pilares (2)
de la estructura del tramo, disponiéndose dichos módulos de refuerzo
(4) distribuidos en la longitud de los tramos (1) con al menos una
distancia de separación que permite la actividad de operarios entre
ellos.
8. Torre de aerogenerador, en todo de acuerdo con
la sexta reivindicación, caracterizada porque en la parte
exterior de uno o más pilares (2) se incorporan respectivas
cremalleras dentadas (9), las cuales pueden fijarse directamente al
pilar (2) respectivo, o por medio de anclajes de sujeción, con los
cuales se determina una separación progresiva respecto del pilar (2)
para mantener la verticalidad de la cremallera (9), en el caso de
tramos (1) de torre con conicidad.
9. Torre de aerogenerador, en todo de acuerdo con
la octava reivindicación, caracterizada porque las
cremalleras (9) se establecen en sujeción desmontable, pudiendo
retirarse después del montaje del aerogenerador, o dejarse
incorporadas para un aprovechamiento de uso posterior.
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