BR102012001573A2 - sistema cosntrutivo para fabricaÇço e montagem de torres eàlicas de concreto pre-moldado - Google Patents

Abstract

SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇçO E MONTAGEM DE TORRES FàLICAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO, uma nova estrutura e um novo processo construtivo para construção de torres eólicas. Este novo sistema construtivo apresenta várias vantagens em relação aos atualmente çonhecidos, onde o processo de fabricação das peças exige apenas 5 ou 6 fôrmas, além de que a montagem com módulos de 20 metros facilita o processo de pós-protensão, pois é muito mais fácil pós-protender cabos (4) e preencher os vazios da bainhas (3 e 5) menores, e ainda, que a pós-protensão dos módulos junto com as plataformas (2) proporciona muito mais rigidez à torite além de reduzir os ricos e os custos de fabricação da torre. O SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇçO E MONTAGEM DE TORRES EàLICAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO é caracterizado pelo fato da estrutura da torre ser constituída por vários módulos compostos por anéis (1) de concreto pós-protendidos, os quais possuem diâmetros distintos, entre módulos, sendo que estes são ligados uns aos outros através de plataformas (2) circulares que permitem a junçao dos módulos de maior diâmetro aos de menor diâmetro, consecutivamente.

Description

"SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRE-MOLDADO".

O presente relatório descritivo de privilégio de invenção refere-se a novo "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO . PRÉ- MOLDADO", caracterizado pelo fato da estrutura da torre ser constituída por vários módulos compostos por anéis (1) de concrelo pós-protendidos, os quais possuem diâmetros distintos, entre módulos, sendo que estes são ligados uns aos outros através de plataformas (2) circulares que permitem a junção dos módulos de maiores diâmetros aos de menores diâmetros, consecutivamente.

O campo de aplicação da presente invenção é o da construção civil, mais especificamente, o da construção de torres eólicas para instalação de aerogeradores de grande porte. Como é do conhecimento dos habilitados nesta técnica, já

existem no mercado torres para instalação de geradores de energia eólica que são fabricadas em aço e concreto, porém, nenhuma delas, sem exceção, apresentam as características inovadores reivindicadas no presente pedido de patente.

2.0 As torres fabricadas cm aço são completamente diferentes das

torres em concreto, principalmente na estruturação e processo de fabricação das mesmas devido à diferença de materiais envolvidos na construção das referidas torres. Além disso, elas não são recomendadas para aerogeradores instalados em grandes alturas, cujos requisitos excedem a aplicabilidade eficiente e funcional das torres de aço tubulares convencionais.

Com isso, surgem às torres em concreto, que são fabricadas pela sobreposição de anéis cônicos, sejam anéis confeccionados em um único bloco ou através da junção de duas ou quatro partes.

Uma característica comum entre as torres de aço e de concreto que atualmente são fabricadas é o fato das mesmas apresentarem conicidade na estrutura, onde a base possui um diâmetro maior e o topo da torre um diâmetro menor.

O maior problema identificado no Estado da Técnica é a dificuldade de se construir uma torre eólica em concreto armado com estrutura cônica, cujo processo necessita de uma grande quantidade de moldes para fabricação das peças, aumentando sensivelmente o custo da construção. Além disso, as ligações e agregações das peças que a constituem são mais complexas do que as propostas neste pedido, devido à protensão ser realizada com todos os anéis juntos no mesmo processo, constituindo uma torre em tomo de 100 metros de altura, o que dificulta o método construtivo, sendo necessário elevar as bobinas dos cabos de protensão para o topo da torre, por onde os cabos são colocados nas bainhas de alumínio corrugadas, além de que os macacos hidráulicos utilizados para tencionar 100 metros de cabos são muito mais potentes, mais pesados e mais difíceis de manusear do que aqueles utilizados para protender cabos em módulos menores, como é proposto no presente pedido.

Sabemos ainda que após a protensão doi; cabos de 100 metros de comprimento, é necessário preencher os vazios no interior das bainhas com nata cimentícia (grout) para aumentar a rigidez da estrutura e proteger os cabos de protenção. Torna-se muito mais difícil preencher completamente os vazios da bainha para um cabo de IOOm5 sendo utilizada uma bomba de injeção muito mais potente, maior e mais difícil de ser manuseada do que aquela utilizada para preencher 20 metros de bainha, como é o proposto neste pedido.

Para construção de torres onde os anéis são pré-montados tanto no sentido horizontal e ou vertical, antes de ssrem sobrepostos para formação da torre, vale salientar que além das dificuldades da protenção e preenchimento com nata cimentícia existentes também na construção de torres com anéis cônicos inteiros, o processo de montagem das partes dos anéis aumenta o tempo de execução e os custos das torres. Por fim, em ambos Os processos de construção de torres de concreto acima descritos, são colocadas plataformas metálicas no interior das torres, as quais tem a simples função de servirem como plataformas de descanso e segurança que são utilizadas pelos operários durante a montagem e manutenções realizadas nas torres.

Portanto, na busca de soluções para reduzir custos de fabricação e facilitar o processo de construção das torres eólicas de grande altura, os inventores desenvolveram o "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO", o qual apresenta várias vantagens relacionadas ao Processo de Industrialização, ao Comportamento e Capacidade da Estrutura da torre, e, a Segurança durante a montagem e manutenção da torre, as quais são relatadas: I - Processo de Industrialização - a) Para fabricação de uma torre básica com 100 metros de altura, utilizando o presente Processo de Industrialização, são necessários apenas 05 (cinco) ou 06 (seis) fôrmas paia confecção dos anéis (1) com 04 metros de altura, cada, enquanto para fabricação de torres de concreto com anéis de 04 metros de altura e cônicos são necessárias, no mínimo, 25 (vinte e cinco) fôrmas; b) A montagem modulada facilita o processo de protensão, pois é muito mais fácil protender cabos de 20 metros do que cabos de 100 metros, tendo em vista que as bobinas com 20 metros de cabos são mais leves, os macacos hidráulicos para protensão são mais leves, proporcionando maiores facilidades de manuseio e exigindo guindastes de menor porte, reduzindo o custo da tone de concreto e dando mais agilidade ao processo construtivo; c) O processe de preenchimento das bainhas de alumínio corrugado por onde passam os cabos de 20 metros é mais simples e elas são completamente preenchidas, ;le maneira muito mais rápida e segura, sendo necessários equipamentos de menor potência e de custo mais reduzindo, além de serem mais fáceis de manusear; d) Sistemas simples e rápidos para materialização das ligações e juntas em cada módulo; e) Facilidade para instalação de plantas de fábricas móveis. II - Comportamento e Capacidade da Estrutura - a) Maior rigidez na estrutura devido a protensão realizada em cada módulo que, juntamente com as plataformas (2) de união, oferece mais firmeza ao corpo da torre que fica completamente tensionada e travada a cada plataforma; b) As plataformas (2) de ligação e protensão dos módulos servem também de plataformas internas de apoio de construção e manuenção, eliminando as plataformas metálicas; c) Importante melhora de amortecimento estrutural e, portanto, seu comportamento dinâmico, reduzindo as solicitações de fadiga, contribuindo assim, para uma maior vida útil dos equipamentos e a uma redução dos requisitos de manutenção; d) Ligações mais confiáveis entre as peças, livres de manutenção, de simples e rápida execução em campo; e) Resposta ótima frente às ações sísmicas devido à ductilidade de todas as seções da torre, e, o alto amortecimento que aumenta ainda mais em situações de extrema carga. III - Segurança - a) A construção modulada oferece mais segurança aos trabalhadores .que, a cada 20 metros conta com as plataformas (2) de junções, as quais servem de apoio na montagem e também na manutenção; b) A protensão a cada 20 metros é mais simples, e portanto, oferece menos riscos de acidentes durante o processo de montagem.

As torres de concreto, principalmente, àquelas propostas no presente "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", apresentam ampla gama de soluções de torres para uma grande diversidade de aerogeradores e alturas de torres, sendo possível adaptarem-se as necessidades de diferentes turbina,:, apenas ajustando as armaduras internas, mantendo a geometria da torre.

Para melhor compreensão do referido "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO", é feita em seguida uma descrição detalhada do mesmo, fazendo-se referências aos desenhos anexos, onde a:

Figura 01 representa uma visão externa da torre que trata este pedido, mostrando-a sobre o solo e sem o aerogerador instalado no seu topo;

Figura 02 representa a torre que trata este pedido, numa vista em corte, mostrando detalhes da montagem da mesma e da estrutura de fundação;

Figura 03 representa a vista, em planta baixa, da plataforma (2) de maior diâmetro;

Figura 04 é a vista lateral de uma plataforma (2) de maior

diâmetro;

Figura 05 representa a vista, em planta baixa, da plataforma (2) de menor diâmetro;

Figura 06 é a vista lateral de uma plataforma (2) de menor

diâmetro;

Figura 07 representa um detalhe da borda de uma plataforma (2) de junção dos módulos da torre.

Conforme as ilustrações deste relatório, podemos observar que o "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO" é inovador pelo fato de apresentar nova estruturação e formato de anéis (1) para construção de torres eólicas, bem como construção modular e novo conceito para interligação dos módulos que constituem as torres eólicas, utilizando plataformas de concreto (2) que permitem a protensão módulo a módulo.

Os anéis (1) que constituem a presente torre possuem paredes retas, ou seja, sem conicidade, possibilitando a construção de várias peças com o mesmo molde, sendo que a cada módulo ou tramo da torre, o diâmetro dos anéis são diferenciados, de modo que possam ser interligados através das plataformas de concreto (2). Nas paredes destes anéis são colocadas bainhas (3) corrugadas em alumínio de diâmetro externo de 60mm, através das quais passarão os cabos (4) da pós-protensão.

O anel (1) inferior possui uma pequena diferença construtiva, nele há ninchos retangulares de onde saem as bainhas (3) corrugadas em alumínio, por onde passam os cabos (4) de pós-protensão, e para baixo, os dutos onde são implantadas as hastes de fixação do anel (1) na estrutura de fundação da torre.

As plataformas (2) de junção dos módulos da torre são construídas no formato circular com duas linhas de bainhas (5) passantes onde se colocam os cabos (4) de pós-protensão, sendo a linha externa pós- protensão ativa e a linha interna pós-protensão passiva. No centro das plataformas (2) há cortes circulares (6), que possuem dimensões iguais independentemente do diâmetro da plataforma (2). As diferenças entre a plataforma (2) maior e a menor são a área que estas ocupam e o distanciamento entre as linhas de bainhas (5) passantes e o corte circular (6) ao centro de cada uma. Observa-se que há um declínio da linha interna das bainhas (5) para a externa, de modo a evitar o acumulo de água e infiltrações na torre. Em cada bainha (5) existe um rebaixo circular para que as peças de travamento dos cabos (4) possam ser cobertas com massa cimentícia especial para evitar que elas fiquem expostas a corrosão, principalmente em áreas litorâneas.

Os cabos (4) de protensão são dimensionados para cada módulo da torre, normalmente com o comprimento de 20 metros útil. Eles são colocados nas bainhas (3 e 5) corrugadas em alumínio que, depois da sua protensão, recebem o preenchimento dos vazios com nata cimentícia, denominada por grout na construção civil.

O anel de topo (7) é constituído por material metálico e é fixado junto ao ultimo módulo através de parafusos em aço. Este anel (7) metálico possui a quantidade necessária de parafusos para sustentação das cargas estáticas e dinâmicas do aerogerador.

A fundação (8) apresenta-se em formato circular, com declive nas extremidades, com altura média 2,5 metros, além das estacas de estruturação e suporte das cargas. A fixação do anel (1) na fundação (8) se dá através da fixação de barras em aço dispostas de maneira circular.

O processo de fabricação das torres eólicas através do referido "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO" ocorre da seguinte maneira. Primeiramente, vale salientar que a planta fabril pode ser instalada no campo, ou seja, no local onde as torres serão montadas. Após a instalação da planta fabril, o processo inicia-se pela confecção dos anéis (1) em fôrmas metálicas, as quais possuem dimensões bastante significativas, pois, os anéis (1) do primeiro módulo da torre possuem diâmetro em torno de 7,5 metros. Caso seja necessário o transporte destes anéis (1) por rodovias convencionais, estes podem ser confeccionados em duas partes em forma de "C", que são unificadas durante o processo de montagem.

Enquanto a planta fabril e os anéis (1) então sendo preparados, as fundações das torres podem ser executadas para adiantar a obra. Com as fundações (8) prontas, o processo de montagem das torres inicia-se pela colocação do primeiro anel (1), o qual é perpassado pelas barras de aço, utilizando-se de guias para o posicionamento correto do anel (1) sobre a fundação (8). Então, colocam-se os outros anéis (1) que constituem o primeiro módulo da torre, todos com o auxilio de guias para o perfeito acoplamento das bainhas (3) passantes de cada peça, na mesma prumada. Depois, com o auxilio da peça de içamento, as plataformas (2), que são aparafusadas a ela, são colocadas sobre o primeiro conjunto de anéis (1), também com o auxilio de guias para o perfeito encaixe. Após a colocação da plataforma (2) sobre os anéis (1), inicia-se o processo de pós-protensão do primeiro módulo da torre eólica, finalizando esta etapa com a injeção de nata cimentícia (grout) nos vazios que ficam entre as bainhas (3 e 5) e os cabos (4) de pós-protensão, com o auxilio de bombas injetoras.

Depois, começa a ser realizada a montagem do segundo módulo seguindo-se o mesmo processo do primeiro, colocando-os sobre a primeira plataforma (2) da torre. Lembrando que todos os anéis (1) são colocados com o auxilio de guia para o perfeito encaixe. Na seqüência, coloca-se a segunda plataforma (2) e procede-se com a execução da pós- protensão do referido módulo, juntando a primeira plataforma (2) ao segundo módulo por meio dos Cabos (4) pós-protendidos, e assim, sucessivamente até a colocação do ultimo anel (1) da torre finalizando o último módulo.

Salientamos que a cada plataforma (2), durante o processo de construção e pós-protensão das partes da torre, é montada uma plataforma removível para garantir a segurança dos operários conforme as normas que regem a construção civil para este fim.

Os anéis (1) e as plataformas (2), bem como, alguns equipamentos utilizados na construção de torres eólicas são movimentados e/ou manuseados com auxilio de guindastes dimensionados para cada carga, assim, garante-se a segurança e a otimização dos recursos da obra.

Deste modo, na certeza de que há requisitos de patenteabilidade no presente pedido, solicitamos a concessão da patente de privilégio de invenção para o "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ-MOLDADO".

Claims (8)

1. "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", uma nova estrutura e um novo processo construtivo para construção de torres eólicas, CARACTERIZADO pelo fato da estrutura da torre ser constituída por vários módulos compostos por anéis (1) de concreto, os quais possuem diâmetros distintos entre módulos, sendo que estes são ligados uns aos outros através de plataformas (2) circulares que permitem a junção dos módulos de maiores diâmetros aos de menores diâmetros, consecutivamente, pelo processo de pós-protensão estrutural intercalada.

2. "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato dos anéis (1) que constituem a presente torre possuírem paredes retas, ou seja, sem conicidade, dotadas de bainhas (3) de alumínio corrugadas, dispostas verticalmente no interior das paredes, através das quais passam os cabos (4) da pós-protensão, sendo que em cada módulo ou tramo da torre, os anéis (1) possuem diâmetros diferenciados, de modo que possam ser interligados através das plataformas (2) de junção.

3. "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do anel (1) inferior possuir uma pequena diferença construtiva em relação aos outros de mesmo diâmetro, onde nele há ninchos retangulares, dos quais saem as bainhas (3) corrugadas em alumínio, onde passam os cabos (4) de pós-protensão, e para baixo, as barras de aço para fixação do anel (1) na estrutura de fundação da torre.

4. "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato das plataformas (2) de junção dos módulos da torre serem construídas no formato circular com duas linhas de bainhas (5) passantes, dispostos também de maneira circular, onde se colocam os cabos (4) de pós- protensão, sendo que no centro destas plataformas (2) há cortes circulares (6), vazados e com dimensões iguais, independentemente do diâmetro da plataforma (2), onde a diferença entre a plataforma (2) maior e a menor é a área que estas ocupam e o distanciamento entre as linhas de bainhas (5) passantes e o corte circular (6) ao centro de cada uma, observando-se ainda ίο que há um declínio da linha interna de bainhas (5) para a externa, além de que em cada bainha externa (5) existe um rebaixo circular que é preenchido com massa cimentícia depois da pós-protensão dos cabos (4).

5."SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato dos cabos (4) de pós-protensão serem dimensionados para cada módulo da torre, normalmente com o comprimento útil de aproximadamente 20 metros cada.

6. "SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato do anel de topo (7) que é constituído por material metálico ser fixado apenas no ultimo módulo através de parafusos de aço.

7."SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato da fundação (8) apresentar-se em formato circular, com declive nas extremidades, com altura média 2,5 metros, além das estacas de estruturação e suporte das cargas. A Fixação do anel (1) na fundação (8) se dá através da fixação de barras em aço dispostas de maneira circular, conforme as bainhas (3) do primeiro anel (1) da torre.

8."SISTEMA CONSTRUTIVO PARA FABRICAÇÃO E MONTAGEM DE TORRES EÓLICAS DE CONCRETO PRÉ- MOLDADO", conforme reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de possuir uma peça de içamento das plataformas (2), a qual é aparafusada e removida das plataformas (2) após a movimentação de.s mesmas.