BR102014009219B1 - Torre treliçada para aerogeradores e processo de montagem de torre treliçada - Google Patents

Abstract

TORRE TRELIÇADA PARA AEROGERADORES E PROCESSO DE MONTAGEM DE TORRE TRELIÇADA. A presente invenção refere-se a uma torre para aerogerador e a um processo de montagem da mesma, a torre compreendendo pelo menos três colunas se estendendo de uma base da torre até a sua extremidade superior, cada coluna sendo constituída de uma pluralidade de elementos tubulares conectados entre si; e uma pluralidade de elementos tubulares montados em forma de treliça entre as pelo menos três colunas, constituindo a estrutura da base até a extremidade superior da torre.

Description

[001] A presente invenção refere-se a torres treliçadas usando perfis tubulares de aço para a instalação de um aerogerador, com o objetivo de obter uma nova opção nacional de torre que também irá viabilizar seu transporte e sua montagem em áreas de difícil acesso. A invenção refere-se ainda a um processo para a montagem das referidas torres.

DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA

[002] Atualmente, há uma grande preocupação da sociedade com a preservação ambiental e com o investimento em fontes de energia limpas. A energia eólica vem se mostrando uma fonte de energia limpa bastante eficiente e, consequentemente, vem atraindo investimentos. Porém, ela enfrenta algumas barreiras que desestimulam sua implantação. As torres de geração de energia eólica normalmente utilizadas apresentam dimensões extremamente grandes e são constituídas a partir de peças também de grandes dimensões e extremamente pesadas. Os parques eólicos são, geralmente, instalados em locais ventosos com grande superfície e preferencialmente devem possuir acessos por estradas de grande porte, que permitam o transporte das peças e sua montagem no local, utilizando equipamentos pesados e de grandes dimensões, tais como guindastes de grande porte.

[003] Esses fatores limitam a viabilidade de instalação de aerogeradores em locais com autos índices de vento, onde a energia eólica é bastante elevada, tais como locais montanhosos, mas que são acessíveis somente por estradas secundárias e com espaços planos para instalação limitados. Algumas vezes, pode ser necessário desapropriar algumas regiões e ampliar as estradas para permitir o transporte de peças e equipamentos. Esses procedimentos, além de serem inconvenientes para a comunidade local, também aumentam os custos relacionados à implantação das torres.

[004] Já são conhecidos do estado da técnica alguns projetos de torres de aerogeradores produzidas a partir de perfis metálicos, tais como chapas e perfis em L, em cujo topo é montada uma extremidade da torre em formato tubular, e a nacele é conectada a torre por uma conexão metálica, na qual são fixadas as pás do aerogerador. Entretanto, esses projetos também enfrentam diversos problemas técnicos, uma vez que as torres costumam ser bastante elevadas, e instaladas em locais de vento frequente e intenso. Por essas razões, as torres são submetidas a elevados esforços, estando também sujeitas à corrosão atmosférica. Assim, as torres de perfis metálicos precisam ser constituídas de peças com elevada resistência mecânica e boa resistência à corrosão. Tais características são também requeridas por suas conexões.

[005] O documento US2011265419 refere-se a torres metálicas ou similares utilizadas para linhas de transmissão de energia elétrica, telecomunicações, geradores de energia eólica e outras aplicações. As seções padrão usadas em torres treliçadas da técnica anterior apresentam deficiências estruturais e aerodinâmicas. Para superar as desvantagens e problemas da técnica anterior, um aspecto da presente invenção é direcionado a uma torre metálica compreendendo membros de treliça com uma seção de canal, em que o comprimento da alma do canal é menor que o comprimento das pernas do canal.

[006] O documento WO2012042309 revela uma estrutura vertical para suporte de cargas, como aerogeradores, linhas de transmissão de energia elétrica, sistemas de telecomunicações e outras aplicações, sendo a estrutura vertical composta por três pernas metálicas troncocônicas oblíquas dispostas em configuração de seção transversal triangular; e uma pluralidade de membros de escoramento interligando as pernas.

[007] O documento EP2444571 revela uma torre treliçada, em particular para estações de energia eólica, compreendendo uma parte inferior da torre, a referida parte inferior da torre compreendendo uma pluralidade de postes de canto. Os referidos postes de canto são cada um formado por uma pluralidade de elementos de perfil tendo um perfil curvo ou angulado em seção transversal e sendo unidos para formar um perfil geral dos postes de canto sendo fechados em seção transversal, e compreendendo elementos transversais. Os referidos elementos transversais estendendo-se entre os postes de canto dedicados para conectar os postes de canto para formar uma torre treliçada. A torre treliçada compreende uma parte superior da torre, a referida parte superior da torre compreende pelo menos um mastro tendo uma seção transversal em forma de estrela. O referido mastro sendo formado por uma pluralidade de asas que se estendem de uma linha central comum em direções diferentes uma da outra.

[008] O documento US2011133475 descreve uma torre de treliça para uso com uma turbina eólica. A torre de treliça inclui pelo menos um suporte que se estende de uma superfície de suporte. Pelo menos um membro de suporte cruzado é acoplado ao suporte para formar a torre de treliça. Um conjunto de reforço é acoplado ao suporte para transferir pelo menos uma porção de uma carga de flexão e uma carga de torção induzida no suporte para o conjunto de reforço para facilitar a redução de uma distorção local do suporte.

[009] O documento DE102007036764 descreve uma torre com uma seção de torre treliçada inferior com três postes de canto, e uma seção de torre tubular superior com seção transversal circular. As extremidades livres dos perfis internos em forma de V são conectadas com um lado interno da lâmina dos perfis externos em forma de V em uma seção oposta à seção da torre tubular. Uma lâmina dos perfis externos na seção gira em direção à seção de torre tubular e é parcialmente tomada por um suporte em forma de fenda de uma parede da seção de torre tubular. As extremidades livres dos perfis internos são conectadas a uma parede interna da seção tubular da torre.

[0010] A invenção descrita no documento EP2280138 é utilizada para montar uma turbina eólica e um conjunto de lâminas na extremidade superior de uma torre de turbina eólica. A invenção geralmente inclui uma armação ou treliça que é fixada de forma articulada ao conjunto do compartimento superior da torre. Uma viga transversal é conectada à armação ou treliça e se estende para a frente da torre quando a armação ou treliça está em uma primeira posição e geralmente acima da torre quando em uma segunda posição. Quando na primeira posição, uma turbina eólica ou conjunto de pás pode ser içado para o topo da torre. A turbina eólica ou conjunto de pás é então movido para a posição de montagem na torre quando a estrutura ou treliça é girada para uma segunda posição. Quando o conjunto de turbina e lâmina é fixado à torre, a estrutura ou treliça é desconectada da torre e abaixada até o solo.

[0011] O documento US2009249707 revela uma nacela de um gerador elétrico movido a vento é suportada por uma estrutura que inclui pelo menos três pernas que definem uma torre inferior que é relativamente larga em sua extremidade inferior e se eleva até uma cintura relativamente estreita, e um suporte de nacela que é relativamente estreito em sua extremidade inferior, onde está preso à cintura e relativamente mais largo em sua extremidade superior, onde suporta a nacela.

[0012] O documento WO9955989 descreve um elemento estrutural para uma estrutura, o elemento compreendendo um elemento de aço angular e uma ou mais regiões de junta cravadas ao longo do comprimento do elemento de aço angular, dispostos de tal forma que onde um ou mais membros de contraventamento são unidos ao elemento de aço angular uma região cravada é pressionada no elemento de aço angular, diminuindo assim o ângulo do elemento de aço angular, facilitando assim uma junção sem trava entre o membro de contraventamento e o suporte membro. Uma estrutura de três pernas fabricada principalmente a partir de tais elementos pode ser usada como uma torre, como torres de telecomunicações ou outras torres de comunicação.

[0013] Os documentos discutidos acima falham em proporcionar torres com resistência mecânica e desempenho à corrosão em níveis satisfatórios para emprego em áreas de difícil acesso e sujeitas a grandes cargas e intempéries.

[0014] A presente invenção visa, portanto, o desenvolvimento de torres treliçadas usando perfis tubulares de aço com ou sem costura para instalação de aerogerador que viabilize o transporte e a montagem de torres elevadas em quaisquer áreas, inclusive de difícil acesso, tais como áreas montanhosas, minimizando o emprego de transportes especiais e sem necessitar de significativas alterações da infraestrutura do local de implantação, reduzindo assim os custos de implantação dos parques eólicos.

[0015] É também objetivo da presente invenção proporcionar torres com elevada resistência mecânica e também com alto desempenho à corrosão, que suportem as condições adversas dos locais de instalação, podendo-se inclusive minimizar a necessidade de proteção anticorrosiva das torres.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0016] Os objetivos da invenção são alcançados por uma torre para aerogerador, compreendendo pelo menos três colunas se estendendo de uma base da torre até a sua extremidade superior, cada coluna sendo constituída de uma pluralidade de elementos tubulares conectados entre si; e uma pluralidade de elementos tubulares montados em forma de treliça entre as pelo menos três colunas, constituindo a estrutura da base até a extremidade superior da torre.

[0017] Os objetivos da invenção são também alcançados por um processo de montagem de uma torre para aerogerador do tipo aqui descrito, compreendendo fixar no solo pelo menos um elemento tubular de cada uma das pelo menos três colunas da torre e fixar entre as colunas a pluralidade de elementos tubulares constituindo a estrutura treliçada (diagonais e montantes).

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0018] Outras características e vantagens da torre para aerogerador e do processo para sua montagem de acordo com a invenção ficarão claras a partir da leitura da descrição aqui apresentada e dos exemplos não limitativos, com referência aos desenhos anexos, em que:

[0019] a Figura 1A mostra uma vista lateral de uma torre para aerogerador durante seu processo de montagem através de grua (guindaste de torre);

[0020] a Figura 1B mostra uma vista lateral da torre para aerogerador da Figura 1A após seu processo de montagem com grua (guindaste de torre);

[0021] a Figura 2A mostra uma vista superior de uma torre treliçada de acordo com a invenção com uma base triangular;

[0022] a Figura 2B mostra uma vista superior de uma torre treliçada de acordo com a invenção com uma base quadrada;

[0023] a Figura 2C mostra uma vista superior de uma torre treliçada de acordo com a invenção com uma base octogonal;

[0024] a Figura 2D mostra uma vista superior de uma torre treliçada de acordo com a invenção com uma base hexagonal;

[0025] a Figura 3A mostra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de uma composição de tubos com dois tubos de seção circular usada na estrutura da torre de acordo com a invenção;

[0026] a Figura 3B mostra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de uma composição de tubos com três tubos de seção circular usada na estrutura da torre de acordo com a invenção;

[0027] a Figura 3C mostra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de uma composição de tubos com dois tubos de seção retangular usada na estrutura da torre de acordo com a invenção;

[0028] a Figura 3D mostra uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de uma composição de tubos com três tubos de seção retangular usada na estrutura da torre de acordo com a invenção;

[0029] a Figura 4A mostra uma vista frontal de composições de tubos e seus respectivos elementos de ligação;

[0030] a Figura 4B mostra uma vista frontal de composições de tubos com seus respectivos elementos de ligação e os elementos de conexão com outras composições de tubos ou elementos da estrutura de torre de acordo com a invenção;

[0031] a Figura 5 mostra seis modalidades da torre de acordo com a invenção usando diferentes formatos de treliça e suas combinações nas porções superior e inferior.

[0032] a Figura 6 mostra uma modalidade de elemento de fixação entre elementos tubulares na forma de flange aplicável a tubos de seção circular ou retangular;

[0033] a Figura 7A mostra uma vista frontal de outra modalidade de ligação entre elementos tubulares, utilizando um perfil "T"aplicável a tubos de seção circular ou retangular;

[0034] a Figura 7B mostra uma vista lateral da ligação mostrada na Figura 7A;

[0035] a Figura 8A mostra uma ligação entre três elementos tubulares da estrutura treliçada com um espaçamento entre eles;

[0036] a Figura 8B mostra uma ligação entre três elementos tubulares da estrutura treliçada com uma sobreposição entre eles na extremidade de fixação;

[0037] a Figura 9A mostra uma ligação do tipo DY entre elementos tubulares da estrutura treliçada;

[0038] a Figura 9B mostra uma ligação do tipo K entre elementos tubulares da estrutura treliçada;

[0039] a Figura 10 mostra uma ligação do tipo KK entre elementos tubulares da estrutura treliçada de perfil retangular ou circular em seção transversal e em vista frontal;

[0040] a Figura 11A mostra uma ligação do tipo KT entre elementos tubulares da estrutura treliçada;

[0041] a Figura 11B mostra uma ligação do tipo N entre elementos tubulares da estrutura treliçada;

[0042] a Figura 12 mostra uma ligação do tipo T entre elementos tubulares da estrutura treliçada;

[0043] a Figura 13 mostra uma ligação do tipo TT entre elementos tubulares da estrutura treliçada de perfil retangular ou circular em seção transversal e em vista frontal;

[0044] a Figura 14 mostra uma ligação do tipo X entre elementos tubulares da estrutura treliçada;

[0045] a Figura 15 mostra uma ligação do tipo XX entre elementos tubulares da estrutura treliçada de perfil retangular ou circular em seção transversal e em vista frontal;

[0046] a Figura 16 mostra uma ligação do tipo Y entre elementos tubulares da estrutura treliçada;

[0047] a Figura 17 mostra uma vista em seção transversal da fixação de uma coluna da torre no solo;

[0048] a Figura 18A mostra uma vista superior da Figura 17 de acordo com uma das modalidades da invenção, usando elemento tubular de perfil retangular e chapa retangular;

[0049] a Figura 18B mostra uma vista superior da Figura 17 de acordo com uma das modalidades da invenção, usando elemento tubular de perfil circular e e placa retangular;

[0050] a Figura 18C mostra uma vista superior da Figura 17 de acordo com uma das modalidades da invenção, usando elemento tubular de perfil circular e placa circular;

[0051] a Figura 19 mostra uma sequência de etapas de montagem da torre de acordo com a presente invenção, utilizando grua (guindaste de torre) ou outro equipamento de montagem

[0052] a Figura 20 mostra uma torre constituída por um trecho superior e um trecho inferior e uma torre constituída apenas pelo mesmo trecho superior, o que indica a padronização da invenção, onde torres de menor altura são constituídas pela parte superior das torres de maior altura;

[0053] a Figura 21A mostra uma vista superior de uma torre de base triangular durante o processo de montagem de acordo com a presente invenção, apresentando a distância entre o centro de gravidade da torre e as grua (guindaste de torre); e

[0054] a Figura 21B mostra uma vista superior de uma torre de base quadrada durante o processo de montagem de acordo com a presente invenção, apresentando a distância entre o centro de gravidade da torre e as grua (guindaste de torre).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0055] Conforme pode ser visto nas Figuras 1A e 1B, a torre para aerogerador de acordo com a presente invenção possui pelo menos três colunas se estendendo da base da torre até a sua extremidade superior. Cada uma dessas colunas é constituída de diversos elementos tubulares conectados entre si sucessivamente até uma altura desejada. A estrutura da torre é complementada por uma pluralidade de elementos tubulares (diagonais e montantes) que são conectados em forma de treliça, ficando montados entre pelo menos as três colunas, constituindo a estrutura da base até a extremidade superior da torre. Esses elementos tubulares em forma de treliças apresentam resistência suficiente para suportar, juntamente com as colunas, os esforços às quais à torre é submetida.

[0056] Esses elementos tubulares usados para constituir a estrutura da torre - coluna, diagonais e montantes - possuem seção transversal circular ou retangular, ou eventualmente quadrada, e são tubos sem costura laminados a quente, ou ainda tubos com costura constituídos a partir de chapas soldadas. Entretanto, os tubos laminados a quente sem costura são classificados pelas normas internacionais em curvas de flambagem mais elevadas, como as curvas "a" ou "a0" da norma EN 1993-1, portanto com melhor performance, e por este motivo são preferenciais por gerarem estruturas mais leves, com maiores facilidades de montagem e consequentemente mais econômicas

[0057] Os tubos são preferivelmente constituídos de aços carbono ou aços patináveis, que garantem alto desempenho à corrosão, podendo-se inclusive minimizar a necessidade de proteção anticorrosiva das torres. Além disso, podem ser usados na estrutura da torre tubos preenchidos com concreto armado, tubos preenchidos com concreto sem armação ou mesmo concreto com fibras de aço. Estas opções são válidas onde for viável o transporte do concreto para preenchimento do tubo e ainda caso seja viável trabalhar com peças mais pesadas, possíveis de serem montados pelos equipamentos disponíveis no site. Esses tubos preenchidos com concreto podem ser empregados apenas em algumas regiões da estrutura da torre onde haja maior esforço, podendo ser combinados com tubos sem preenchimento.

[0058] Na modalidade da invenção mostrada na Figura 2A, a torre é construída utilizando três colunas, de modo que sua base apresenta uma geometria triangular. A torre de base triangular apresenta a vantagem de minimizar os custos de montagem, em função da redução da distância de movimentação de carga (nacele, pás e outros partes dos aerogeradores) pelo equipamento de montagem (Figura 21 A). Neste caso, tais equipamentos terão menores distâncias de movimentação de carga, o que possibilitará o emprego de equipamentos mais leves e consequentemente de menor custo. Alternativamente, a seção transversal da base da torre também pode ser quadrangular possuindo 4 colunas (conforme Figura 2B), ou pentagonal possuindo 5 colunas, ou hexagonal possuindo 6 colunas (conforme Figura 2D), ou heptagonal possuindo 7 colunas ou mesmo octogonal com 8 colunas (conforme Figura 2C), dependo da área de aplicação, cargas a serem aplicadas na estrutura, altura da torre, dentre outros fatores, inclusive aspectos estéticos.

[0059] A estrutura de treliçamento dos elementos tubulares entre as colunas pode ser constituída de elementos tubulares individuais unidos entre si, ou ainda de composições de tubos unidas entre si, caso seja necessário proporcionar uma maior resistência à torre, por exemplo, em casos de torres muito altas e com altas cargas. Exemplos de composições de tubos são mostradas nas Figuras 3A a 3D em seção transversal e nas Figuras 4A e 4B, em vista frontal.

[0060] Quando composições de tubos são usadas, cada composição de tubo é constituída de dois, três ou mais tubos unidos entre si ao longo de seu comprimento por elementos de ligação metálicos, formando, assim, um elemento único a ser usado na montagem da torre. As Figuras 3A e 3C ilustram o caso de composições de dois tubos de seção circular ou retangular unidas entre si, e as Figuras 3B e 3D ilustram exemplos de composições de três tubos de seção circular ou retangular unidas entre si. Como elementos de ligação entre os tubos, podem ser usados preferivelmente outros tubos metálicos, ou chapas metálicas, traves metálicas, perfis "U", "I" e "H", cantoneiras, tubos sem costura e suas composições, ou qualquer outro tipo de perfil metálico com outro formato de seção transversal.

[0061] Como pode ser visto na ilustração da esquerda das Figuras 4A e 4B, quando os elementos de ligação usados são chapas de aço, os tubos de cada composição são unidos entre si ao longo de seu comprimento por uma chapa metálica cujas extremidades longitudinais são soldadas ao longo da superfície externa dos tubos.

[0062] Como pode ser visto nas ilustrações do centro e da esquerda das Figuras 4A e 4B, quando os elementos de ligação usados são outros tubos, traves metálicas ou outros tipos de perfis metálicos, os pelo menos dois tubos de cada composição podem ser unidos entre si fixando-se os elementos de ligação entre eles de forma treliçada, ou fixando-se esses elementos paralelamente entre si, e perpendicularmente aos tubos, em uma ligação chamada normalmente de travejamento. Esses elementos de ligação são geralmente fixados aos tubos por soldagem direta entre as peças.

[0063] Os elementos tubulares que constituem a estrutura treliçada (diagonais e montante) montada entre as colunas da torre podem ser fixados entre si de diferentes formas, sendo soldadas entre si ou usando elementos de fixação, tais como chapas de ligação, flanges, perfis "T""U", "I" e "H", cantoneiras, tubos sem costura e suas composições, os quais são unidos aos elementos tubulares por soldagem ou aparafusamento. Alguns exemplos de elementos de fixação são mostrados nas Figuras 6, 7A e 7B. A Figura 6 mostra exemplos de flanges com seção circular usados com tubos de seção circular, e de flanges com seção retangular usados com tubos de seção retangular. Esses flanges são fixados às extremidades dos elementos tubulares e são dotados de furos que permitem que elementos tubulares adjacentes dotados de flanges sejam aparafusados entre si ou a outros elementos estruturais da torre, e até mesmo à coluna. As Figuras 7 A e 7B mostram uma vista frontal e uma vista lateral de um elemento de fixação na forma de perfil em T também fixado à extremidade do perfil tubular, e cuja aba mais longa do T se estende axialmente a partir do tubo. Essa aba mais longa pode ser dotada de furos para aparafusamento com outros componentes da estrutura ou elementos de fixação.

[0064] De um modo preferido, serão empregadas ligações que facilitem e agilizem o processo de montagem, buscando soluções que garantam seu bom desempenho durante a vida útil da estrutura. Por essa razão, são preferencialmente, empregadas ligações parafusadas, com utilização de chapas, na forma de ligações flangeadas ou com chapa de topo, perfis "T" ou meio perfil "I" descritos anteriormente, sempre com especial atenção aos efeitos da fadiga que estas ligações podem estar sujeitas, o que não impede o emprego de ligações soldadas entre os elementos de ligação, quando se julgar mais adequado ao projeto.

[0065] A conexão treliçada entre os elementos tubulares da estrutura pode ser feita em diferentes formatos de treliça mostrados nas Figuras 8A a 16. As Figuras 8A e 8B mostram vistas detalhadas da ligação entre dois elementos tubulares da estrutura treliçada (diagonais) e um elemento de estrutura horizontal (corda). Essa ligação dos dois elementos tubulares angulados da treliça com o elemento tubular horizontal da treliça pode ser feita com um espaçamento entre os elementos tubulares angulados, como mostrado na Figura 8A, ou com uma sobreposição entre esses dois elementos, conforme Figura 8B.

[0066] Exemplos de tipos de ligação entre os elementos tubulares usados na estrutura da presente invenção são ligações do tipo DK, K, KK, KT, N, T, TT, DT, X, XX, Y e DY, não se excluindo outras formas de ligação e combinações das mesmas dentro da mesma estrutura de torre. A Figura 9A apresenta um exemplo de ligação do tipo DY entre elementos tubulares da estrutura treliçada.

[0067] Já a Figura 9B mostra uma ligação do tipo K entre elementos tubulares. A Figura 10, por sua vez, mostra uma ligação do tipo KK entre elementos tubulares da estrutura treliçada. A ilustração da esquerda mostra uma seção transversal da ligação KK com elementos tubulares de perfil quadrado, a ilustração do centro mostra essa mesa ligação KK com elementos tubulares de perfil circular e a ilustração da direita mostra essa ligação em vista frontal com tubos de qualquer seção.

[0068] A Figura 11A mostra uma ligação do tipo KT entre os elementos tubulares, enquanto a Figura 11B mostra uma ligação do tipo N. Já a Figura 12 mostra uma ligação do tipo T entre elementos tubulares da estrutura. A Figura 13 mostra uma ligação do tipo TT. A ilustração da esquerda mostra uma seção transversal da ligação TT com elementos tubulares de perfil quadrado, a ilustração do centro mostra essa mesa ligação TT com elementos tubulares de perfil circular e a ilustração da direita mostra essa ligação em vista frontal com tubos de qualquer seção.

[0069] A Figura 14 mostra duas formas de ligação do tipo X entre elementos tubulares da estrutura treliçada, sendo que na ilustração da esquerda, os dois elementos tubulares da treliça formam um ângulo agudo entre eles, enquanto na ilustração da direita, os dois tubos formam um ângulo reto entre si.

[0070] A Figura 15 mostra uma ligação do tipo XX entre elementos tubulares da estrutura treliçada. Nas duas ilustrações do lado esquerdo, são representadas vistas em seção transversal da conexão XX usando respectivamente tubos de perfil quadrado e de perfil circular, enquanto na ilustração da direita são representadas vistas frontais dessa mesma conexão XX usando respectivamente os tubos de perfil quadrado e de perfil circular. Finalmente, a Figura 16 mostra uma ligação do tipo Y entre elementos tubulares.

[0071] Na Figura 17 é mostrada em seção transversal uma possível forma de fixação da torre ao solo. O elemento tubular que constitui a coluna possui uma chapa de base fixada à sua extremidade inferior, conforme pode ser visto nas Figuras 18A, 18B e 18C. Em casos de tubos com seção retangular ou circular pode se utilizada chapa de seção retangular (Figuras 18A, 18B). Opcionalmente, para tubos de seção circular, pode ser empregada chapa com seção circular (Figura 18C). Os perfis são normalmente soldados às chapas de base, e essas chapas são dotadas de perfurações que permitem o encaixe de barras rosqueadas (chumbadores). Os elementos tubulares das colunas são montados com a placa de base apoiada sobre uma argamassa de assentamento aplicada sobre o bloco de fundação, utilizada para o nivelamento da estrutura, como pode ser melhor visto na Figura 17.

[0072] Além disso, de acordo com modalidades preferidas da invenção, a torre pode ser constituída a partir de diversos módulos que vão sendo construídos individualmente e, em seguida, são montados e fixados um sobre o outro, conforme Figura 19.

[0073] Como pode ser visto na Figura 20, a torre pode compreender pelo menos dois módulos, sendo que um módulo constitui uma porção superior de menor ou igual dimensão de base e um outro módulo constitui uma porção inferior de maior ou igual dimensão de base. Nesse caso, o módulo superior pode ser montado e instalado como uma torre individual e autônoma de menor altura, por exemplo, de 80 metros, como mostrado na ilustração do lado direto da Figura 20. Ou alternativamente, essa torre menor pode ser usada como um módulo superior de uma torre maior, por exemplo, de cerca de 150 metros. Porém, o módulo inferior e o módulo superior dessa torre mais alta são montados separadamente, e depois, o módulo superior, mesmo que em partes, é erguido por uma grua ou guindaste sobre rodas ou esteiras, por exemplo, e montado sobre o módulo inferior. Após isso, os dois módulos são fixados entre si. Isso permite que um mesmo projeto possa ser usado para construir torres de diferentes alturas.

[0074] A Figura 5 mostra diversos exemplos de torres que possuem uma parte superior e uma parte inferior. Como pode ser notado nas três ilustrações do lado direito dessa Figura, a torre pode ser constituída de tal forma que na porção superior, os elementos tubulares são unidos por um tipo de treliçamento e na porção inferior os elementos tubulares são unidos por outro tipo de treliçamento. Já nas três ilustrações do lado esquerdo, o mesmo tipo de treliçamento é usado desde a base até o topo da torre. Ainda nesse sentido, as torres da presente invenção também podem ser constituídas de tal forma que a base da parte superior apresenta um tipo de geometria, quadrada, triangular, octogonal, entre outras, e a base da parte inferior apresenta outro tipo de geometria diferente da parte superior. Assim, um exemplo de projeto dessa torre poderia apresentar um módulo ou parte inferior com uma base quadrada, e um módulo ou parte superior com base octogonal. Os formatos das bases da torre e da conexão treliçada são determinados para cada projeto, podendo variar em função da resistência estrutural que a torre deve apresentar sua altura, condições climáticas e geográficas do local de instalação, custos, entre outros.

[0075] A invenção se refere ainda a um processo de montagem da torre para aerogerador do tipo aqui descrito. Inicialmente, pelo menos um elemento tubular de cada uma das colunas da torre é fixado no solo. Podem ser fixados já diversos elementos tubulares juntos que compõem cada coluna. Em seguida, os elementos tubulares que constituem a estrutura treliçada são fixados entre as colunas diagonais e montantes.

[0076] Os elementos tubulares (diagonais e montantes) que fazem parte da estrutura treliçada podem ser conectados entre si in loco, durante a montagem da torre. Outra opção é que a estrutura treliçada seja dividida em módulos, os quais podem ser montados in loco, e em seguida, cada conjunto poderá ser montado sobre o módulo imediatamente inferior.

[0077] Alternativamente, e em situações onde o transporte não é o gargalo do processo, os elementos tubulares de menores dimensões poderão ser devidamente conectados nas fabricas de estruturas, compondo assim módulos de maiores dimensões, tais como segmentos da estrutura treliçada e/ou as composições de elementos tubulares usadas nessa estrutura. Tais peças de maiores dimensões deverão, assim, ser transportadas do local de sua fabricação até o local de implantação da torre, onde serão montadas na estrutura da torre através dos mesmos equipamentos e com menor consumo de homem/hora no campo.

[0078] Essa etapa de conectar os elementos tubulares constituindo peças maiores pode ser realizada antes mesmo do início do processo de montagem da torre e da fixação das colunas no solo.

[0079] Quando a torre for constituída por diversos módulos montados juntos, o processo de acordo com a invenção compreende etapas de montagem separadamente de módulos de torre seguidas de etapas de fixação dos módulos de torre um sobre o outro. Esses módulos de torre são constituídos por segmentos de colunas e elementos tubulares (diagonais e montantes) montados em forma de treliça entre as colunas, conforme mostrados na Figura 19.

[0080] A Figura 20 mostra a modalidade da invenção em que a torre é constituída de um módulo superior equivalente a uma torre de menor altura e um módulo inferior, de maiores dimensões. Nesse caso, o processo de acordo com a invenção compreende uma etapa de montagem do módulo superior sobre o módulo inferior, e uma etapa de fixação dos módulos de torre um sobre o outro. Essas etapas podem ser realizadas com auxílio de gruas ou guindastes sobre rodas ou esteiras. Estas facilidades e possibilidades diversas de composição das peças estruturais e de montagem das torres poderão minimizar a necessidade de utilização de equipamentos mais pesados no processo de implantação dos parques eólicos, podendo estes equipamentos serem empregados, quando necessários, apenas na fase de montagem dos aerogeradores.

[0081] Outra opção do processo de acordo com a invenção é de se utilizar equipamento auxiliar de montagem, a ser instalado no topo da torre, capaz de erguer e montar as partes que compõem o aerogerador e suas pás.

[0082] Tendo sido descrito exemplos de concretizações preferidos, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitados tão somente pelo teor das reivindicações apenas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims (27)

1. Torre para aerogerador, compreendendo: pelo menos três colunas se estendendo de uma base da torre até a sua extremidade superior, cada coluna sendo constituída de uma pluralidade de elementos tubulares conectados entre si; e uma pluralidade de elementos tubulares montados em forma de treliça entre as pelo menos três colunas, constituindo a estrutura da base até a extremidade superior da torre, sendo que a torre compreende pelo menos dois módulos, sendo que pelo menos um módulo constitui uma porção superior de menor dimensão de base e pelo menos um módulo constitui uma porção inferior de maior dimensão de base, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares diagonais e montantes montados em forma de treliça entre as pelo menos três colunas são constituídos por composições de tubos unidas entre si, sendo que cada composição de tubo compreende pelo menos dois tubos unidos entre si ao longo de seu comprimento por elementos de ligação metálicos.

2. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares são tubos sem costura laminados a quente.

3. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares são tubos com costura.

4. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares possuem seção transversal circular ou retangular.

5. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os elementos de ligação são selecionados do grupo compreendendo chapas metálicas, tubos metálicos, traves metálicas, perfis "U", "I" e "H", cantoneiras, tubos sem costura e suas composições.

6. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os pelo menos dois tubos de cada composição são unidos entre si ao longo de seu comprimento por uma chapa metálica cujas extremidades longitudinais são soldadas ao longo da superfície externa dos tubos.

7. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que os elementos de ligação são fixados de forma treliçada entre os pelo menos dois tubos da composição de tubos.

8. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 5 ou 6, caracterizada pelo fato de que os elementos de ligação são fixados entre os tubos, ficando paralelos entre si e perpendiculares aos tubos da composição.

9. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares da estrutura treliçada são unidos entre si por elementos de fixação ligados às extremidades dos elementos tubulares, os elementos de ligação sendo pelo menos um dentre chapas de ligação, flanges, perfis "T" "U", "I" e "H", cantoneiras, tubos sem costura e suas composições.

10. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que os elementos de fixação são fixados aos elementos tubulares por meio de soldagem ou parafusamento.

11. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizada pelo fato de que os elementos de ligação dos elementos tubulares adjacentes são fixados entre si por meio de soldagem ou parafusamento.

12. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares da estrutura treliçada são unidos entre si por meio de soldagem.

13. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares da estrutura treliçada são unidos entre si por pelo menos um tipo de ligação dentre ligações do tipo DK, K, KK, KT, N, T, TT, DT, X, XX, Y e DY.

14. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que a base apresenta uma geometria octogonal e possui 8 colunas.

15. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que a base apresenta uma geometria hexagonal e possui 6 colunas.

16. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que a base apresenta uma geometria triangular e possui 3 colunas.

17. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que a base apresenta uma geometria quadrada e possui 4 colunas.

18. Torre para aerogerador de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que na porção superior os elementos tubulares são unidos por um tipo de treliçamento e na porção inferior os elementos tubulares são unidos por outro tipo de treliçamento.

19. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 18, caracterizada pelo fato de que a base da porção superior apresenta um tipo de geometria e a base da porção inferior apresenta outro tipo de geometria diferente da porção superior.

20. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizada pelo fato de que pelo menos alguns dos elementos tubulares são preenchidos com concreto armado, concreto sem armação ou concreto com fibras de aço.

21. Torre para aerogerador de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizada pelo fato de que os elementos tubulares são constituídos de aços carbono ou aços patináveis.

22. Processo de montagem de uma torre para aerogerador como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizado por compreender: fixar no solo pelo menos um elemento tubular de cada uma das pelo menos três colunas da torre; fixar entre as colunas a pluralidade de elementos tubulares constituindo a estrutura treliçada.

23. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a etapa de conectar os elementos tubulares entre si em forma de estrutura treliçada é feita in loco durante a montagem da torre.

24. Processo de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que a etapa de conectar os elementos tubulares entre si é feita anteriormente à etapa de fixação das colunas no solo.

25. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 24, caracterizado pelo fato de compreender etapas de montagem separadamente de módulos da torre com colunas, diagonais e montantes formando uma estrutura treliçada, seguidas de etapas de fixação dos módulos de torre um sobre o outro.

26. Processo de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que a etapa de fixação dos módulos de torre um sobre o outro é realizada por meio de gruas ou guindastes sobre rodas ou esteiras.

27. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 a 26, caracterizado pelo fato de compreender etapa de instalação de um equipamento auxiliar de montagem no topo da torre, capaz de erguer e montar elementos tubulares auxiliares e o aerogerador.