BR112019005699B1 - Método e equipamento para substituir componentes de turbina eólica - Google Patents

Abstract

Método e equipamento para substituição de componentes de turbina eólica, por meio de uma estrutura telescópica (3) que está fixada, em uma posição vertical e retraída, à base da torre de turbina eólica (1) e que pode ser prolongada e movida para cima até que alcance a cabeça de torre (7), por meio de estruturas circulares (4) e webbings (5) montados ao redor da torre e fixos nela. Os componentes a serem substituídos são elevados e abaixados por meio da estrutura telescópica (3).

Description

Campo da invenção

[001] A presente invenção refere-se a um método e equipamento para substituir de componentes de turbina eólica, tanto componentes internos, situados dentro da cabeça de torre (nacele ou cubo) como externos, situados fora da cabeça de torre, especialmente as pás da turbina eólica.

Estado da técnica da invenção

[002] A fim de substituir os componentes de turbina eólica, é conhecida a utilização de guindastes por meio dos quais é efetuada a descida e a elevação do componente a ser substituído. Devido ao peso pesado de certos componentes e à altura das torres de turbinas eólicas, são necessários guindastes de alta tonelagem, cuja instalação implica um alto custo.

[003] Pelo motivo explicado e pelos problemas que podem ser causados pelo vento, atualmente estão sendo trabalhadas soluções sem guindastes, por meio de sistemas baseados no uso de cabos de suspensão. Entre os sistemas baseados no uso de cabos, pode-se citar o seguinte estado da técnica: US2015232307, US20100005656, US20140010658, ES2283884, EP2369174, CN2023971U e US2015110638.

[004] Os sistemas descritos no estado da técnica mencionado acima, embora a instalação dos mesmos implique custos muito mais baixos do que as instalações de guindaste, têm os mesmos problemas por causa do vento, o que faz com que certas empresas não permitam o uso dos mesmos por razões de segurança.

[005] Além disso, as soluções baseadas no uso de cabos tendem a ser específicas para um determinado modelo de turbina eólica e também requerem ferramentas específicas.

[006] Na maioria dos casos, o uso de cabos requer a adaptação da cabeça da turbina eólica para poder instalar um guindaste a partir do qual o cabo é suspenso e manuseado.

[007] O documento EP12759492.7 mostra um dispositivo de elevação para a montagem e desmontagem de componentes de turbina eólica, especificamente as pás da turbina, o que melhora os métodos anteriores, mas tem problemas, tal como, por exemplo, como prender o gancho superior à raiz da lâmina através do alojamento do invólucro do cubo, e várias desvantagens para abaixar a lâmina, devido ao grande movimento gerado na torre durante a dobragem direta do dispositivo com o centro de gravidade da lâmina tão longe da torre. Neste dispositivo de elevação, a dobragem da estrutura é feita diretamente da posição vertical para a posição horizontal, causando grandes torques e tensões nas diferentes seções da estrutura.

[008] Além disso, na junção do dispositivo à torre da turbina eólica, este dispositivo usa braços com rodas, o que é extremamente ineficiente devido a restrições logísticas: tais braços precisariam ser enormes, o que levaria a uma montagem no campo para construir os braços com o tamanho necessário.

[009] Em termos de restrições logísticas, o dispositivo não pode ser construído sobre a lâmina durante o seu transporte, razão pela qual isto torna o dispositivo mostrado na EP12759492.7 inviável de ser transportado em conjunto com a lâmina, tornando-o menos eficiente.

Descrição da invenção

[010] O objetivo da presente invenção é eliminar os problemas explicados por meio de um método e equipamento que permitam efetuar a substituição de componentes de turbina eólica de uma maneira mais segura, que não seja afetada pelos efeitos do vento, e em que a instalação do equipamento necessário possa ser executada de maneira simples e sem exigir elementos auxiliares dispendiosos.

[011] O método da invenção é baseado no uso de uma estrutura telescópica, composta de pelo menos dois segmentos, que é projetada para ser anexada na posição vertical e coletada na porção inferior da torre, e elevada até atingir a cabeça da referida torre. Esta estrutura telescópica atuará como meio através do qual os componentes da torre a serem substituídos são abaixados e elevados.

[012] O método da invenção começa com a estrutura telescópica e os componentes a serem substituídos sendo aproximados da base da torre.

[013] Uma série de estruturas circulares horizontais são construídas em torno da base da torre, as quais podem ser movidas ao longo da torre e que garante e as quais garantem que a estrutura esteja sempre próxima da torre por meio do encaixe do seu comprimento.

[014] Cada estrutura circular é fixa a um segmento móvel da estrutura telescópica, de preferência na extremidade superior do referido segmento, com exceção da variante de dois segmentos, como explicado mais tarde.

[015] Uma série de webbings também é disposta em torno da base da torre, abaixo da estrutura circular inferior. As webbings são suspensas sucessivamente entre si e o conjunto de webbings é suspenso a partir da estrutura circular inferior. À medida que a estrutura telescópica é elevada, cada webbing é colocada na altura da sua correspondente âncora, composta por hastes de tensão ajustáveis no segmento inferior da estrutura telescópica.

[016] Em seguida, a estrutura telescópica é então fixada, coletada e na posição vertical, na torre, na qual o segmento inferior é fixado por meio de uma série de webbings, com hastes de tensão ajustáveis.

[017] Então as webbings são liberadas a partir da estrutura circular inferior e o desdobramento ou levantamento é iniciado com a estrutura telescópica até atingir a cabeça da torre.

[018] O desdobramento da estrutura telescópica é realizado com a estrutura circular de cada segmento móvel fixo à extremidade superior do referido segmento móvel. Continua desta maneira até atingir a cabeça da torre. A elevação e abaixamento dos componentes a serem substituídos é realizado por meio ou através da estrutura telescópica, que será explicada mais adiante.

[019] De acordo com uma modalidade preferida, a estrutura telescópica é constituída por apenas dois segmentos que são mantidos fixos à torre através de pelo menos tantos outras estruturas circulares, uma ou mais fixa à extremidade superior de um segmento da estrutura telescópica e a outra uma ou mais à extremidade inferior do segundo segmento. Estes dois segmentos são fixados sobre a torre por meio de pelo menos outras webbings. Os dois segmentos da estrutura telescópica são montados um sobre o outros através de guias que permitem o deslizamento relativo dos mesmos e são conectados adicionalmente através de um atuador linear longitudinal, composto, por exemplo, de um cilindro hidráulico, cuja ativação em uma direção ou outra é alcançada na retração e expansão alternadas de ambos os segmentos e com ele e por meio da fixação e liberação alternadas das webbings fixas aos referidos segmentos da torre, a elevação ou abaixamento da estrutura telescópica.

[020] De acordo com uma possível variação de instalação, fixada na torre, a uma altura acima do comprimento da estrutura coletada, há uma estrutura circular auxiliar que é ajustada ao perímetro da seção transversal da torre na altura em que deve ser deixada, permanecendo posicionada na referida altura pelos efeitos do afunilamento da mesma. A partir desta estrutura circular auxiliar, suspende-se um cabo ou corda que é fixa à extremidade superior da estrutura dobrada, em que existe um dispositivo, tal como, por exemplo, um guincho, que coleta o referido cabo ou corda para continuar a içar a estrutura dobrada até que ela atinja a posição vertical e esteja fixa à base da torre antes do desdobramento da mesma.

[021] A instalação da estrutura telescópica também pode ser realizada por um guindaste auxiliar.

[022] Quando os componentes a serem substituídos são componentes que estão dentro da cabeça da torre, fundamentalmente na nacelle, um guindaste com uma plataforma é incorporado na extremidade superior da cabeça telescópica, uma vez que a referida estrutura tenha atingido a cabeça da torre, o guindaste extrai o componente da nacelle ou do cubo e deposita-o na plataforma, e é na referida plataforma em que o abaixamento e o levantamento dos referidos componentes é realizado a com segurança.

[023] Ao substituir uma lâmina da turbina eólica, o seu abaixamento é realizado da seguinte maneira:

[024] A lâmina a ser substituída é colocada na posição vertical, com a ponta apontando para baixo. Uma cobertura é acoplada sobre a lâmina a ser substituída a partir da ponta. Para fazer isso, a cobertura é suspensa, a partir da boca da mesma, a partir do segmento superior da estrutura telescópica e é puxada a partir da referida estrutura telescópica, uma vez que está voltada para a ponta da lâmina. No segmento superior da estrutura telescópica é montado um dispositivo fixador com o qual, quando a referida estrutura é levantada até atingir a cabeça da torre, aperta firmemente a lâmina, em torno da raiz. Com isso, a lâmina é presa por meio da cobertura e do dispositivo fixador. Em seguida, a lâmina do cubo é liberada e abaixada até ficar apoiada no dispositivo fixador, através do rolamento. A lâmina é trazida para mais perto da torre e é então abaixada, por meio do abaixamento progressivo do dispositivo fixador da cobertura ao abaixar ou retrair a estrutura telescópica. Quando a ponta da lâmina atinge o chão ou está próxima dele, a lâmina é colapsada até atingir uma posição aproximadamente horizontal, por exemplo, puxando horizontalmente a partir da ponta da lâmina, através da cobertura acoplada sobre a referida lâmina, ao mesmo tempo em que a raiz da lâmina desce progressivamente. Uma vez que a posição horizontal é alcançada, a lâmina é suspensa a partir de um braço balancim, pendurada a partir de um guindaste, a cobertura é extraída, a raiz é liberada do dispositivo fixador e finalmente a lâmina é carregada em uma plataforma de transporte.

[025] A liberação da lâmina do cubo pode prosseguir da seguinte maneira: a lâmina é colocada na posição vertical, com a ponta apontando para cima, e um primeiro grupo de porcas é extraído, deixando um segundo grupo de porcas não extraído, número suficiente para suportar a rotação da lâmina a 180°, até que esteja situada na posição vertical com a ponta voltada para baixo, e também suportando o peso da referida lâmina nesta posição, a lâmina, portanto, descansando no dispositivo fixador, através do rolamento, a fim de extrair o segundo grupo de porcas.

[026] O dispositivo fixador pode ser equipado com suportes com uma altura ajustável para o rolamento da lâmina.

[027] Os suportes mencionados podem consistir em cilindros de atuação telescópicos verticais, por exemplo, hidráulicos.

[028] O dispositivo fixador pode ser composto de dois braços arqueados, coplanares e de frente um para o outro no lado côncavo, que são articulados em uma extremidade e por meio de eixos verticais correspondentes, em um primeiro suporte que é montado no segmento superior da estrutura telescópica, através de um sistema de encaixe.

[029] O sistema de encaixe mencionado pode ser feito de uma base na qual o primeiro suporte é montado, através de um eixo de rotação horizontal e cilindros de atuação. A base é montada através de um trilho perpendicular ao referido eixo de rotação horizontal em um segundo suporte que é articulado a uma armação, através de um eixo de inclinação paralelo ao trilho.

[030] O sistema de encaixe inclui adicionalmente um cilindro, através do qual a referida armação é conectada ao segmento superior da estrutura telescópica, este cilindro sendo móvel ao longo da altura do referido segmento.

[031] Com a disposição mencionada, o dispositivo fixador pode ser ajustado à posição do rolamento da lâmina a ser substituída, contra a raiz da lâmina quando esta não estiver na posição vertical exata; encontrar a raiz da lâmina, dependendo da configuração da turbina eólica; colapsar e colocar a lâmina na posição horizontal, durante a sua descida; e possibilita adicionalmente a abertura e fechamento dos braços do dispositivo fixador e do abaixamento e elevação ao longo do último segmento da estrutura telescópica a fim de poder colocar a raiz da lâmina no nível do solo.

[032] A estrutura telescópica será composta de segmentos retos equipados com guias longitudinais, através dos quais os referidos segmentos estão conectados, com a capacidade de movimento relativo entre eles.

[033] De acordo com uma possível modalidade, a estrutura telescópica transporta um peso que pode ser usado como um acumulador de energia, elevando-o com o excesso de energia da turbina eólica, quando isso ocorre, e convertendo a energia potencial da mesma em energia elétrica, por meio de abaixamento do peso, quando a demanda de energia excede a energia gerada pela turbina eólica.

[034] No que diz respeito aos transportadores, as estruturas circulares compreendem uma estrutura horizontal, que é um transportador para rodas de eixo horizontais, através do qual os referidos transportadores descansam e rolam na torre. A estrutura é, além disso, um transportador para um braço balancim externo com roldanas de eixo vertical, em que um cabo repousa que se torna parte das estruturas circulares e que conecta os transportadores a um atuador linear autônomo, por exemplo, constituído por um fuso. O braço balancim externo é montado na estrutura através de um eixo basculante horizontal central.

Breve descrição dos desenhos

[035] Nos desenhos anexos, uma possível modalidade é mostrada como um exemplo não limitativo, em que:

[036] As Figuras 1a a 1d mostram uma vista em perspectiva das diferentes etapas do método da invenção.

[037] A Figura 2 é uma vista plana de uma estrutura circular, que se torna parte do equipamento da invenção.

[038] A Figura 3 mostra uma vista em perspectiva em corte transversal da haste de tensão autônoma da Figura 2.

[039] A Figura 4 é uma vista em perspectiva de um dos transportadores que se tornam parte da estrutura circular da Figura 2.

[040] As Figuras 5a e 5b mostram, nas posições dobrada e desdobrada, uma modalidade preferida da estrutura telescópica, constituída por dois segmentos, que é fixada na torre de uma turbina eólica.

[041] As Figuras 6 e 7 são representações esquemáticas de dois modos de instalação da estrutura telescópica.

[042] A Figura 8 é um diagrama representando o equipamento para substituir componentes alojados na cabeça de torre na modalidade preferida de dois segmentos.

[043] As Figuras 9 a 14 mostram sucessivas etapas e unidades de equipamentos para o processo de substituição de uma lâmina da turbina eólica.

[044] A Figura 15 é uma vista em perspectiva do dispositivo fixador usada no processo de substituição de uma lâmina.

[045] A Figura 16 é uma vista em elevação posterior do dispositivo fixador da Figura 15.

[046] A Figura 17 é uma vista em elevação lateral do cilindro através do qual o dispositivo fixador é montada no segmento superior da estrutura telescópica.

[047] A Figura 18 mostra uma vista em perspectiva de uma possível disposição dos transportadores que se tornam parte das estruturas circulares, destinada a salvar possíveis escadas na superfície externa da torre.

[048] A Figura 19 mostra uma vista em perspectiva de possíveis colunas com uma estrutura de matriz (50) utilizada para a montagem dos transportadores das estruturas circulares, existindo também a possibilidade de pendurar os transportadores a partir da estrutura circular auxiliar da Figura 6 ou de colunas com talhas colocadas sobre a porção superior, de onde os carros seriam suspensos.

[049] A Figura 20 mostra uma vista em perspectiva do posicionamento e montagem dos componentes de estrutura circular.

[050] As Figuras 21 e 22 mostram uma vista em elevação lateral de uma possível modalidade tipo tesoura dos meios de elevação e abaixamento dos componentes de turbina eólica.

[051] A Figura 23 mostra uma vista em perspectiva de uma possível disposição para a montagem da estrutura telescópica para turbinas eólicas instaladas em solo oceânico.

[052] A Figura 24 mostra o uso da estrutura telescópica como acumulador de energia.

Descrição detalhada de uma modalidade

[053] As Figuras 1a a 1d mostram o processo para instalar e expandir a estrutura telescópica desdobrável a fim de substituir os componentes de turbina eólica, objetivo da invenção.

[054] O processo é iniciado, como mostrado na Figura 1a, ao mover uma estrutura telescópica desdobrável (3) mais próxima da base da torre (1) de uma turbina eólica, por exemplo, por meio de uma plataforma de transporte (2), que atuará como meio para abaixar os componentes a serem substituídos e os novos componentes a serem montados serão elevados, também tendo sido transportados para a base da torre (1).

[055] Uma série de estruturas circulares horizontais (4) é instalada em torno da base da torre, Figura 1.b, que são fixas à torre ao ajustar o contorno das mesmas.

[056] Uma série de webbings (5) que são ajustáveis e capazes de serem fixos à torre são dispostos sob as estruturas circulares (4). Então, a estrutura telescópica (3) é fixa na posição vertical à torre (1), e o segmento inferior da estrutura telescópica (3) é fixo, por meio de webbings (5) e hastes de tensão ajustáveis (6). Em seguida, o desdobramento ou elevação da estrutura telescópica (3) é realizado conforme mostrado na Figura 1 d, conectando cada segmento de desdobramento (3') da estrutura telescópica (3) a um transportador (4). O desdobramento ou elevação da estrutura telescópica (3) continua até atingir a cabeça de torre ou nacele (7).

[057] Uma vez atingida a altura desejada, o componente a ser substituído é, então, abaixado.

[058] A estrutura telescópica (3) pode ser composta de apenas dois segmentos que sobem, ver Figuras 5a e 5b, ou por um número de segmentos suficiente para alcançar a cabeça de torre (7) e repousar no solo, Figura 1 d, por meio de do desdobramento do mesmo.

[059] Na modalidade da Figura 5, a estrutura telescópica (3) é constituída por dois segmentos, um inferior (3.1) e outro superior (3.2), montados um sobre o outro através de guias longitudinais (8) e ligados por meio de um atuador linear (9), por exemplo, constituído por um cilindro hidráulico. O segmento inferior (3.1) carrega uma estrutura circular (4.1) fixa à extremidade inferior do mesmo e é fixo à torre (1) por meio de uma ou mais webbings (5.1). Além disso, o segmento superior (3.2) comporta uma estrutura circular (4.2) fixa à extremidade superior do mesmo e é conectado à torre por meio de uma ou mais webbings (5.2).

[060] As estruturas circulares (4) incluem uma haste de tensão autônoma por meio da qual o contorno da estrutura circular é encaixado na torre e uma série de transportadores equipados com meios para rolar na superfície da torre.

[061] A Figura 2 mostra uma possível modalidade de uma estrutura circular (4), que é composta por uma haste de tensão autônoma (10) e três transportadores idênticos, uma central (11) e dois de extremidade (12), todas eles conectados horizontalmente uns aos outros através de cabos (13) e (14). Conforme mostrado na Figura 2, o cabo (13) é conectado em uma extremidade ao transportador (11) e passa pelas roldanas de eixo vertical (15) e um dos transportadores (12), em uma primeira polia (16') em uma posição fixa, em uma segunda polia (17) também em uma posição fixa que redireciona o cabo para uma polia móvel (18'), a qual está conectada a um fuso (20) da haste de tensão autônoma (10), de modo a finalmente encontrar o ponto fixo (19'), ver Figura 3, por meio da rotação do fuso (20) em uma direção ou a outra, acionada por um motor (10'); o movimento linear da polia (18) também é alcançado, tensionando ou afrouxando o cabo (14) e, ao mesmo tempo, puxando ou soltando a polia (18') que é igualmente unido ao fuso (20) da haste de tensão autônoma (10) em um plano paralelo e compartilhando um eixo com a polia (18), que vai tensionar ou soltar o cabo (14), que passará pela polia (16) para as roldanas (15) do transportador oposto (12) e é fixo, em uma extremidade, ao transportador (11) e, na outra extremidade, ao ponto fixo (19) na haste de tensão autônoma (10). Deste modo, uma estrutura circular (4) com puxamento duplo simétrico, com o qual se consegue um encaixe perfeito na torre, em qualquer altura da mesma.

[062] Os transportadores (12), conforme mostrado na Figura 4, compreendem uma armação (21) na qual quatro rodas de eixo horizontal (22) são montadas que compõem os elementos para o rolamento na torre. Adicionalmente montado na armação, por meio de um eixo de rotação horizontal (23), há um braço balancim (24) que é um transportador para as roldanas de eixo vertical (15), sobre as quais os cabos (13 e 14) passarão. O transportador (11) não possui um balancim.

[063] No caso da modalidade preferida com apenas dois segmentos, uma vez instalada verticalmente na torre, conforme mostrado na Figura 5a, a manobra de subida é iniciada. Para isso, as estruturas circulares (4.1 e 4.2) devem estar suficientemente tensas para garantir um bom contato com a estrutura na torre, um efeito obtido por meio do acionamento do fuso (20) do atuador linear (10), conforme descrito anteriormente. Então, a webbing (5.1) é retesada, de tal forma que o segmento (3.1) seja integralmente unido à torre. Com a webbing (5.2) do segmento afrouxado (3.2), é, então, executada a extensão do atuador linear (9) que, desde que o segmento (3.1) seja fixado na torre, empurrará o segmento (3.2) para cima, o qual irá mover-se em uma direção ascendente na torre, sem sair dela graças ao apoio através da estrutura circular (4.2). Quando este ponto é alcançado, ver Figura 5b, a webbing (5.2) é, então, retesada e a webbing (5.1) é solta. A estrutura fica suspensa a partir da webbing (5.2) do segmento (3.2) e o atuador linear é novamente ativado, retraindo-a na posição mínima do mesmo, produzindo o levantamento do segmento (3.1). Continua da maneira descrita, repetindo os dois passos, alcançando a parte superior da torre e na direção oposta para abaixar a estrutura telescópica. O tensionamento e o afrouxamento das guias são realizados por barras de tensão autônomas (10), tal como, por exemplo, a descrita na Figura 3, adaptando as polias à seção transversal da webbing.

[064] Como uma variante possível, a estrutura telescópica pode ser composta pelo número de segmentos (3') necessários por meio do desdobramento ou elevação dos quais a porção superior da torre é alcançada repousando sobre o solo em todos os momentos, conforme visto na Figura 1d.

[065] Tanto na variante de dois segmentos quanto na que repousa sobre o solo, a instalação da estrutura telescópica (3) pode ser realizada conforme mostrado na Figura 6, por meio de uma estrutura circular auxiliar (4') içada a partir do solo para a cabeça (7) por meio de um cabo (25), em que o comprimento da mesma seria reduzido e ela seria permitida abaixar até que fosse colocada na altura desejada, aproveitando a forma cônica da torre, por meio da adaptação do comprimento da estrutura circular ao comprimento do perímetro da torre na seção transversal em que a estrutura circular (4') deve ser fixada, e a partir da qual, por sua vez, por meio do cabo (25) a estrutura telescópica (3) é suspenso para a instalação da mesma. A instalação também pode ser realizada com um guindaste auxiliar (30), conforme mostrado na Figura 7.

[066] Ao tentar substituir componentes alojados na cabeça de torre (7), o segmento superior da estrutura telescópica (3) é um transportador na extremidade superior da mesma, Figura 8, de uma plataforma (26) e um guindaste (26') para abaixar e elevar os componentes, qualquer que seja a disposição da referida estrutura telescópica.

[067] Ao tentar substituir uma lâmina de turbina eólica, o processo a ser seguido é o seguinte:

[068] A turbina eólica com a lâmina (27) a ser substitua está disposta, na posição vertical, com a ponta apontando para cima e a cobertura de pó (32') situada entre a lâmina e o invólucro do cubo é, então, desmontada e um primeiro grupo de porcas que prendem o rolamento ao cubo é liberado, um segundo grupo de porcas não sendo extraído, em número suficiente para suportar a rotação da turbina eólica em 180 graus, de tal modo que a lâmina a ser substituída (27) permaneça na posição vertical, com a ponta apontando para baixo, Figura 9. Então, uma cobertura (28) é acoplada sobre a lâmina (27) começando a partir da ponta, por exemplo, ao suspender a referida cobertura a partir de uma armação (29) montada na estrutura telescópica, e um guindaste (30) e puxando com dois cabos (31). Então, por meio do levantamento da estrutura telescópica, a cobertura (28) é acoplada sobre a lâmina (27), conforme mostrado na Figura 10. Uma vez que a vedação (28) é acoplada, a raiz da lâmina (27) é presa sob o rolamento (32) por meio de um dispositivo fixador (33), Figura 11, montada e suportada através da armação (29) montada no segmento superior da estrutura telescópica (3). Então, o abaixamento da lâmina (27) é iniciado, uma vez que o segundo grupo de porcas que prende a lâmina ao cubo é removido, por meio da retração da estrutura telescópica (3), Figura 12, ao mesmo tempo em que é puxada horizontalmente dos cabos (31), provocando a inversão progressiva da lâmina (27), Figura 13, até atingir uma posição horizontal, Figura 14, em que a lâmina é suspensa a partir de um braço balancim (35) a partir do qual, uma vez que a cobertura (28) e o dispositivo fixador (33) forem removidos, e pode ser montadas em uma plataforma de transporte.

[069] Para a montagem da nova lâmina é realizada na ordem inversa à descrita.

[070] Como visto na Figura 15, o dispositivo fixador (33) é composto por dois braços arqueados coplanares (36), voltados um para outro no lado côncavo e articulados em uma extremidade, por meio de eixos verticais (37), em um primeiro suporte (38) que é, por sua, vez é montado no segmento superior da estrutura telescópica, através de um sistema de encaixe.

[071] O sistema de encaixe mencionado compreende uma base (39) na qual o primeiro suporte (38) é montado através de um eixo de rotação horizontal (40). Por sua vez, a base (39) é montada através de guias ou trilhos (41) perpendiculares ao eixo de rotação horizontal (40), em um segundo suporte (42) que, conforme mostrado na Figura 17, é articulado à armação (29) através de um eixo basculante (43), paralelo às guias ou trilhos (41). O conjunto de braços arqueados (36) e o primeiro suporte (38) são conectados adicionalmente à base (39) através de dois cilindros de atuação (44).

[072] Como visto na Figura 15, os braços arqueados (36) são portadores para suportes (45) tendo uma altura ajustável, suportados, por exemplo, por cilindros (46).

[073] A armação (29) também se torna parte do sistema de encaixe, o qual é composto por dois braços (29’ e 29’’) articulados na extremidade inferior dos mesmos e conectados por um cilindro de atuação (46), para permitir, por meios de abertura e fechamento do mesmo, o movimento horizontal do dispositivo fixador (33). Além disso, a estrutura (29) é móvel ao longo do segmento superior da estrutura telescópica.

[074] Desta maneira e graças à possibilidade de posicionar os braços (36) do dispositivo fixador (33), um perfeito acoplamento do referido dispositivo fixador na raiz da lâmina pode ser alcançado, a fim de realizar a montagem e desmontagem da mesma.

[075] De acordo com uma modalidade possível, os dois segmentos superiores (51 e 52) da estrutura telescópica, Figuras 21 e 22, têm, nas extremidades adjacentes dos mesmos, meios que permitem uma conexão articulada entre eles. Estes meios podem consistir em alhetas em ambos os segmentos, acopláveis umas às outras e cada uma delas sendo equipada com um orifício, cada par de alhetas capaz estar voltado um para o outro para a passagem de um parafuso ou eixo de articulação.

[076] Com esta disposição, o abaixamento da lâmina (27) é iniciado com a dobra dos dois segmentos superiores (51 e 52), Figura 21, da estrutura telescópica e o abaixamento tipo tesoura dos referidos segmentos, Figura 22, através da estrutura telescópica (3), até ela estar próxima do chão, em que a lâmina (27) pode ser agarrada pelo guindaste (30) para ser carregada em uma plataforma de transporte.

[077] Quando a substituição de componentes é realizada em turbinas eólicas (1') instaladas no fundo do mar, a estrutura telescópica (3) é montada em uma plataforma de compensação de onda (53) que é instalada em uma barcaça (54) através de suportes (55) que expandem ou contraem, a fim de compensar os movimentos provocados pelas ondas, de tal modo que eles permitem que a referida plataforma (53) permaneça na horizontal.

[078] No caso de usar a estrutura telescópica (3) como acumulador de energia, ver a Figura 24, um peso (58) seria incorporado a ela, o que ajudaria a aumentar a energia potencial do conjunto quando a energia fosse acumulada durante o levantamento do conjunto e, igualmente, ajudaria a aumentar a energia cinética do mesmo no processo de geração de energia durante o seu abaixamento.

Claims (24)

1. Método para substituir componentes de turbina eólica, caracterizado pelo fato de que compreende: a) mover os componentes a serem substituídos e uma estrutura telescópica (3), composta de dois segmentos (3.1 e 3.2), mais próximos da torre (1); b) colocar em torno da base da torre uma série de estruturas circulares (4) que são horizontais, ajustáveis, capazes de serem fixadas e deslocadas na torre, em número maior ou igual ao dos segmentos móveis da estrutura telescópica; cada uma das estruturas circulares está conectada a um segmento móvel da estrutura telescópica; c) situar a estrutura telescópica (3) na posição vertical, em conjunto com a torre (1), e fixá-la à referida torre, pelo menos através do segmento inferior, por meio de webbings montadas em torno da torre e hastes de tensão ajustáveis que conectam as webbings ao segmento inferior da torre; d) elevar a estrutura telescópica, por meio da rolagem das estruturas circulares conectadas aos segmentos da referida estrutura telescópica na torre, até que ela atinja a cabeça de torre (7); e) então, proceder para abaixar o componente (2) a ser substituído e elevar o novo componente, através da referida estrutura telescópica; em que o levantamento ou abaixamento da estrutura telescópica (3) é realizado por meio de movimentos de fixação, liberação e alternância na torre dos dois segmentos (3.1 e 3.2) que compõem a estrutura telescópica.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a fixação das estruturas circulares (4) na torre é realizada ao ajustar o contorno das referidas estruturas circulares na superfície da torre, por meio de uma haste de tensão autônoma (10), a qual torna-se parte das referidas estruturas circulares.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as estruturas circulares (4) incluem transportadores (11 e 12) e uma haste de tensão (10), conectados entre si por meio de cabos (13 e 14); os transportadores (11 e 12) das quais são fixados em colunas (49) dispostas na posição vertical em torno da base da torre; e as hastes de tensão (10) das quais são fixadas nas extremidades dos segmentos móveis da estrutura telescópica (3), que são movidas para mais perto da torre e são conectadas aos transportadores através dos cabos (13 e 14).

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a estrutura telescópica (3) é composta por um número de segmentos (3') suficientes para atingir a cabeça da torre (1) a partir do solo em uma posição desdobrada.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, para elevar a estrutura telescópica, uma estrutura circular auxiliar (4') que é ajustável e capaz de ser fixada, graças ao afunilamento da torre a partir da qual a estrutura telescópica está suspensa, é fixa ao redor da torre a uma altura maior que a da estrutura telescópica na posição coletada, para a sua elevação ao puxar o referido cabo.

6. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o levantamento da estrutura telescópica é realizado com um guindaste auxiliar (30).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a substituição de componentes no interior da nacelle (7) da turbina eólica é realizada por meio de um guindaste (26') e plataforma (26) montados no segmento superior da estrutura telescópica.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a substituição de uma lâmina de turbina eólica compreende: - acoplar sobre a lâmina (27), a partir da ponta, uma cobertura (28) que é suspensa a partir do segmento superior da estrutura telescópica elevada e é montada na lâmina ao puxar a cobertura por meio da referida estrutura telescópica; - acoplar sobre a raiz da lâmina, por baixo do rolamento (32) da referida lâmina, um dispositivo fixador (33) que é fixado ao segmento superior da estrutura telescópica e é capaz de agarrar de maneira encaixada a referida lâmina criando um suporte para o rolamento (32); - liberar a lâmina do cubo e abaixá-la até que se apoie através do rolamento (32) no dispositivo fixador (33); - mover a lâmina para mais perto da torre e proceder para abaixa-la suspensa a partir do dispositivo fixador, por meio de retração e/ou abaixamento da estrutura telescópica; - colapsar a lâmina a partir da sua posição até ela atingir uma posição horizontal, puxando horizontalmente a partir da ponta da lâmina, através da cobertura (28) acoplada à sobre a referida lâmina, ao mesmo tempo que o abaixamento vertical da raiz da lâmina é causado; - suspender a lâmina (27) a partir de um braço balancim horizontal (35), pendurado a partir de um guindaste auxiliar (30); ao mesmo tempo em que a cobertura é extraída e a raiz é liberada do dispositivo fixador; e - movimentar a lâmina suspensa até que esta esteja situada perto de uma plataforma de transporte, para o carregamento da mesma sobre a referida plataforma.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que, a fim de liberar a lâmina do cubo, uma cobertura de pó (32') e um primeiro grupo de porcas que seguram o rolamento (32) são inicialmente extraídos, com a lâmina na posição vertical, com a ponta virada para cima, não sendo extraído um segundo grupo de porcas, em um número suficiente para suportar a rotação da lâmina em 180°, até ficar na posição vertical com a ponta virada para baixo, depois pousar a lâmina no dispositivo fixador, através do rolamento, e proceder para extrair o segundo grupo de porcas.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o rolamento da lâmina repousa no dispositivo fixador através de suportes com uma altura ajustável montados no dispositivo fixador.

11. Equipamento para substituição de componentes de turbinas eólicas, caracterizado pelo fato de que compreende: - uma estrutura telescópica (3) constituída por, pelo menos, duas seções (3'), cuja estrutura está fixada à torre (1) na posição vertical retraída e é capaz de ser desdobrada e levantada até atingir a cabeça (7) da referida torre; - meios que conectam os diferentes segmentos da estrutura telescópica à torre; - meios para fixar a estrutura telescópica à torre; - meios para fixar e manusear os componentes da torre a serem substituídos; os meios que conectam os segmentos da estrutura telescópica com a torre consistem em estruturas circulares horizontais (4), tantas quantas os segmentos móveis que compõem a estrutura telescópica, cada um incluindo uma haste de tensão autônoma (10), através da qual o colar é fixo à extremidade superior do segmento da estrutura telescópica, e uma série de carros (11, 12) tendo rodas de eixo horizontais (22), para o seu movimento ao longo da torre, e polias de eixo vertical (15), a haste de tensão autônoma (10) e transportadores (12) estando conectados através de cabos (13, 14) que são fixados pelas suas extremidades à haste de tensão e ao transportador (11); e os meios de fixação consistem em webbings (5) dispostas em torno da torre, as quais integram integralmente na torre os segmentos que têm de permanecer estáticos o tempo todo em relação à torre.

12. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a estrutura telescópica é composta por dois segmentos (3.1 e 3.2) que estão conectados uns aos outros por meio de um atuador linear (9), capaz de provocar a retração e o desdobramento alternados dos referidos segmentos, e com a torre através de pelo menos uma estrutura circular e uma webbing em cada segmento.

13. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a estrutura telescópica é constituída por um número (3') de segmentos suficiente para alcançar, na posição desdobrada, a cabeça da torre a partir do solo.

14. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que, para a substituição de componentes situados no interior da cabeça da torre, os meios de fixação e manuseamento dos referidos componentes consistem em um guindaste (26') e em uma plataforma (26) montados na extremidade superior da estrutura telescópica.

15. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que para a substituição das lâminas (27) da turbina eólica, os meios para segurar e manusear as referidas lâminas consistem em uma cobertura (28) capaz de ser acoplada às lâminas, a partir da ponta das mesmas, e de um dispositivo fixador ajustável (33) na porção superior da lâmina, por baixo do rolamento (32) da referida lâmina; cuja cobertura é suspensa a partir da estrutura telescópica e está relacionada com meios auxiliares de tensão e suspensão; e o dispositivo fixador (33) dos quais está montada no segmento superior da estrutura telescópica e tem suportes com uma altura ajustável para o rolamento da lâmina.

16. Equipamento, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que os suportes com altura regulável consistem em cilindros de atuação (45) verticais.

17. Equipamento, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o dispositivo fixador (33) compreende dois braços arqueados (36), coplanares e voltados um para o outro no lado côncavo, os quais são articulados em uma extremidade e por meio de eixos verticais (37) até um primeiro suporte (38) que é montado no segmento superior da estrutura telescópica através de um sistema de encaixe que permite o posicionamento do dispositivo fixador, para o seu acoplamento sobre o nariz da lâmina.

18. Equipamento, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o sistema de encaixe compreende uma base (39) onde o primeiro suporte (38) é montado através de um eixo de rotação horizontal (40) e cilindros de atuação (44), cuja base é montada através de um trilho (41) perpendicular ao eixo de rotação horizontal (40), em um segundo suporte (42) que é articulado a uma armação (34), através de um eixo basculante (43) paralelo ao trilho (41).

19. Equipamento, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o sistema de encaixe inclui adicionalmente um cilindro (46), através do qual a armação (34) está conectada ao segmento superior da estrutura telescópica, cujo cilindro é móvel ao longo da altura do referido segmento.

20. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma parte dos transportadores (12) compreende uma armação horizontal (21) que é um transportador para rodas de eixo horizontais (22) e para um braço balancim externo (24) que é um transportador para as roldanas de eixo vertical (15) é articulado à armação através de um eixo horizontal central (23), perpendicular ao eixo das rodas.

21. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende uma estrutura circular (4') disposta em torno da torre, a qual para a sua colocação é içada a partir da cabeça da torre (7) por meio de um corda (25), estrutura circular (4') com um comprimento ajustável ao contorno da torre para sua fixação na mesma altura desejada, aproveitando o afunilamento da torre, da estrutura circular da qual a estrutura telescópica é suspensa por meio de um cabo (25') para o posicionamento vertical dos mesmos em conjunto com a torre.

22. Equipamento, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que a estrutura telescópica está suspensa a partir da estrutura circular (4’) por meio de um cabo (25’) que está conectado em uma extremidade à referida estrutura circular e na extremidade oposta a um guincho montado na porção superior da estrutura telescópica.

23. Equipamento, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a estrutura telescópica é composta por segmentos retos que constituem guias longitudinais (8), através das quais os referidos segmentos estão conectados um ao outro, com a capacidade de movimento relativo entre eles.

24. Equipamento, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a estrutura telescópica incorpora em um dos seus segmentos um peso (58) que permite que o conjunto seja utilizado como acumulador de energia, elevando o conjunto com a energia excedente da turbina eólica e convertendo a energia potencial do conjunto em energia elétrica ao abaixar o conjunto quando a demanda de energia excede a energia gerada pela turbina eólica.

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