BR202014028990U2

BR202014028990U2 - IMPROVEMENT INTRODUCED IN WIND TOWER

Info

Publication number: BR202014028990U2
Application number: BR202014028990-4U
Authority: BR
Inventors: Mantovani Bottós Gabriel; Mantovani Bottós Rafael
Original assignee: Ulir Braz Advogados Associados
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2014-11-20
Publication date: 2017-10-24

Description

APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM TORREPERFORMANCE INTRODUCED TOWER

EÓLICAWIND

[001] campo da invenção [002] O presente modelo de utilidade se refere a um aperfeiçoamento introduzido numa torre do tipo que serve de estrutura de sustentação de um gerador eólico de energia elétrica, mas podendo também ser empregada em outros seguimentos, tal como para a implantação de torres de telecomunicações entre outros usos. Sendo que, o referido aperfeiçoamento se refere à uma nova forma construtiva da referida torre, visando o aumento da sua resistência mecânica e ao mesmo tempo a redução do seu peso, entre outras vantagens.Field of the Invention The present utility model relates to an improvement introduced in a tower of the type that serves as the supporting structure of a wind power generator, but may also be employed in other ways, such as for the implementation of telecommunications towers among other uses. Since, said improvement refers to a new constructive form of said tower, aiming at increasing its mechanical strength and at the same time reducing its weight, among other advantages.

[003] estado da técnica [004] Sabe-se que na atualidade um dos meios mais promissores de geração de energia elétrica "limpa" - aquela que não envolve o consumo de recursos naturais não renováveis, como o petróleo - é a geração eólica, a qual compreende a instalação de grandes hélices, as quais são ligadas operativamente à geradores de eletricidade. Por sua vez, estes conjuntos de hélice e gerador são montados no alto de torres, as quais sustentam os referidos conjuntos numa altura adequada à sua operação, que é captar os ventos; colocar-se a girar; e transmitir a rotação ao gerador. Por sua vez, a grande maioria das torres eólicas produzidas atualmente é fabricada na forma de grandes tubos metálicos, os quais são construídos utilizando-se chapas metálicas calandradas e soldadas, formando uma pluralidade de anéis com diâmetros escalonados - tendo os de maior diâmetro na base, e reduzindo o diâmetro à medida que avança para o alto - os quais são sobrepostos até formar a torre integralmente. Por sua vez, devido aos esforços mecânicos a que as torres eólicas não submetidas durante a operação do rotor e incidência dos ventos, as paredes dos tubos que formam os anéis que dão forma ao seu corpo necessitam ser constituídos de chapas de grande espessura, o que tem como consequência um alto custo de matéria-prima; dificuldade para o seu transporte da fábrica até o local de instalação; e também a necessidade de equipamentos de alta capacidade de carga para a realização da montagem das torres.State of the art It is now known that one of the most promising means of "clean" electricity generation - one that does not involve the consumption of non-renewable natural resources such as oil - is wind generation, which comprises the installation of large propellers which are operatively connected to electricity generators. In turn, these propeller and generator assemblies are mounted on top of towers, which support said assemblies at a height suitable for their operation, which is to capture the winds; set to spin; and transmit the rotation to the generator. In turn, the vast majority of wind towers produced today are manufactured in the form of large metal pipes, which are constructed using calendered and welded sheet metal, forming a plurality of rings with staggered diameters - with the largest diameter at the base. , and reducing the diameter as it moves upwards - which are overlapped to form the entire tower. In turn, due to the mechanical stresses to which wind towers are not subjected during rotor operation and the incidence of winds, the walls of the tubes that form the rings that form their body need to be made of thick sheets. As a result, there is a high cost of raw materials; difficulty in transporting it from the factory to the place of installation; and also the need for high load capacity equipment for the erection of the towers.

Por sua vez, é conhecida também uma segunda técnica construtiva para torres eólicas, que é a fabricação de anéis de concreto pré-moldado, os quais normalmente são fabricados no local de instalação da torre. Sendo que, com esta técnica constmtiva as referidas torres têm seu custo reduzido em relação às torres metálicas convencionais, no entanto, para atender as especificações e exigências a esforços mecânicos, as peças de concreto necessitam ser muito robustas, de modo que o peso dos anéis de concreto fica consideravelmente elevado, o que traz ainda maiores dificuldades na operação de montagem, pois, para se montar uma torre eólica de 100 metros de altura, normalmente são empilhadas e fixadas 30 diferentes peças, uma sobre a outra, com peso unitário variando de 14 a 80 toneladas, o que resulta numa torre com peso aproximado de 1.200 (um mil e duzentas) toneladas. Além de que, o custo da grande quantidade de concreto empregado não deixa de ser elevado, e a logística de uma fábrica de peças pré-moldadas no local exige muito esforço logístico e de planejamento, além dos custos com equipamentos. Sendo ainda que, a operação de montagem das torres com pré-moldados de concreto depende muito das condições de clima, pois as últimas peças da torre eólica - as mais superiores -pesam entre 14 e 20 toneladas e, com os ventos muitas vezes chegando a 15 metros/segundo (54 km/hora) nas regiões de instalação, toma-se inviável sua colocação com a precisão e a segurança necessárias, o que faz com que tenha-se de aguardar pelos momentos em que o vento esteja menos intenso, o que normalmente ocorre durante a noite, quando se toma necessário também o uso de recursos de iluminação, aumentando ainda mais a complexidade e os custos da operação.In turn, a second building technique for wind towers is also known, which is the fabrication of precast concrete rings, which are usually manufactured at the tower installation site. Given that this constant technique towers have their cost reduced compared to conventional metal towers, however, to meet the specifications and demands to mechanical stress, the concrete parts need to be very robust, so that the weight of the rings The concrete load is considerably elevated, which makes it even more difficult for the assembly operation, because to assemble a 100 meter high wind tower, 30 different pieces are normally stacked and fixed, one on the other, with a unit weight varying from 14 to 80 tons, which results in a tower weighing approximately 1,200 (one thousand two hundred) tons. In addition, the cost of the large amount of concrete employed is still high, and the logistics of an on-site precast parts plant requires a lot of logistical and planning effort, as well as equipment costs. Moreover, the assembly operation of the precast concrete towers is very dependent on the weather conditions, since the last pieces of the wind tower - the highest ones - weigh between 14 and 20 tons and, with winds often reaching 15 meters / second (54 km / hour) in the installation regions, it is impracticable to place them with the necessary precision and safety, which means that you have to wait for the moments when the wind is less intense, This usually occurs at night, when it is also necessary to use lighting resources, further increasing the complexity and costs of the operation.

[005] objetivos da invenção [006] com o objetivo de solucionar tais inconvenientes foi que se desenvolveu o presente modelo de utilidade, no qual é apresentada uma nova configuração construtiva para os anéis que compõem a torre eólica. Sendo que, a nova configuração constmtiva compreende o emprego de chapas metálicas estruturadas e soldadas a laser, o que possibilita o emprego de chapas metálicas de menor espessura, e consequentemente menor peso, o que proporciona a redução dos custos com transporte e também uma considerável aceleração das operações de montagem da torre. Ao mesmo tempo há um significativo aumento da resistência mecânica, possibilitando assim a construção de torres mais leves e ao mesmo tempo mais resistentes, o que é obtido pela geometria estruturada, podendo-se assim realizar a construção de torres eólicas mais altas, o que proporciona ganhos consideráveis na captação da energia eólica, já que a hélice pode ser elevada à altitudes maiores, onde os ventos tem maior intensidade ou é mais livre de obstáculos.[005] Objectives of the invention [006] In order to remedy such drawbacks, the present utility model was developed, in which a new constructive configuration is presented for the rings that make up the wind tower. The new constitutive configuration comprises the use of structured and laser welded sheet metal, which makes it possible to use thinner sheet metal and, consequently, a lower weight, which reduces transport costs and also considerably accelerates. of tower assembly operations. At the same time there is a significant increase in mechanical strength, thus enabling the construction of lighter and more resilient towers, which is obtained by the structured geometry, thus enabling the construction of higher wind towers, which provides considerable gains in wind energy capture, as the propeller can be raised to higher altitudes where winds are more intense or free of obstacles.

[007] descrição dos desenhos [008] para melhor compreensão do presente modelo de utilidade, é feita em seguida uma descrição detalhada do mesmo, fazendo-se referências aos desenhos anexos, onde a: [009] FIGURA 1 ilustra em perspectiva um segmento de anel estruturado que compõe a torre;[007] DESCRIPTION OF THE DRAWINGS [008] For a better understanding of the present utility model, a detailed description thereof is hereinafter made, with reference to the accompanying drawings, where: FIGURE 1 illustrates in perspective a segment of structured ring that makes up the tower;

[010] FIGURA 2 ilustra em vista de topo o mesmo segmento de anel estruturado que compõe a torre;FIGURE 2 illustrates in top view the same structured ring segment that makes up the tower;

[011] FIGURA 3 ilustra em perspectiva uma torre montada com os anéis estruturados;FIGURE 3 illustrates in perspective a tower assembled with structured rings;

[012] FIGURA 4 ilustra em perspectiva um segmento de anel com uma geometria alternativa; e a [013] FIGURA 5 ilustra em vista de topo o mesmo segmento de anel com uma geometria alternativa.FIGURE 4 illustrates in perspective a ring segment with an alternative geometry; and FIGURE 5 illustrates in top view the same ring segment with an alternative geometry.

[014] descrição detalhada da invenção [015] de acordo com estas ilustrações e em seus pormenores, o presente modelo de utilidade: APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM TORRE EÓLICA compreende uma pluralidade de segmentos tubulares organizados em pilhas de diferentes diâmetros, e sendo estes grupos empilhados de forma escalonada - com os de maior diâmetro na base e os de menor diâmetro no topo - Sendo que os segmentos e também os grupos de segmentos são unidos entre si pelos meios usuais na constmção deste tipo de torre eólica, tal como solda, aparafusamento entre outros.Detailed description of the invention According to these illustrations and in detail, the present utility model: WIND TOWER IMPROVEMENT comprises a plurality of tubular segments arranged in stacks of different diameters, and these groups are stacked from one another. staggered shape - with the largest diameter at the base and the smallest diameter at the top - Since the segments and also the groups of segments are joined together by the usual means in the construction of this type of wind tower, such as welding, bolting and others. .

[016] Por sua vez, de acordo com as FIGs 1 e 2, os segmentos que compõem a torre eólica compreendem um segmento de tubo externo (1) de diâmetro maior, no interior do qual é disposto centralizado um segmento de tubo interno (2) de diâmetro menor. Sendo que, entre a face interna do tubo externo (1) e a face externa do tubo interno (2) é fixada - por meio de solda ou qualquer outro recurso de união - uma pluralidade de nervuras longitudinais (3), as quais proporcionam assim unidade ao conjunto. Sendo também que, para proporcionar maior resistência estrutural, alguns ou todos os espaços entre nervuras podem ser preenchidos com concreto (4), os quais ainda podem ou não receber armaduras de vergalhões.In turn, according to FIGS. 1 and 2, the segments that make up the wind tower comprise a larger diameter outer tube segment (1), within which a central inner tube segment (2) is disposed centrally. ) of smaller diameter. Since between the inner face of the outer tube (1) and the outer face of the inner tube (2) a plurality of longitudinal ribs (3) are provided - by welding or any other joining feature - which thus provide unit to the set. Also, to provide greater structural strength, some or all spaces between ribs may be filled with concrete (4), which may or may not yet receive rebar reinforcement.

[017] As FIGs 4 e 5 ilustram uma possível alternativa de geometria para os segmentos que compõem a torre eólica. Sendo ilustrado um segmento tubular externo sextavado (5), no interior do qual é disposto de forma centralizada um segmento tubular sextavado (6) de diâmetro menor, os quais também são unidos entre si por meio de nervuras longitudinais (7). Sendo que alguns espaços entre nervuras (7) também podem ser preenchidos com concreto (8), os quais também podem ou não receber armaduras de vergalhões.Figures 4 and 5 illustrate a possible geometry alternative for the segments that make up the wind tower. A hexagonal outer tubular segment (5) is shown, within which a smaller diameter hexagonal tubular segment (6) is centrally arranged, which are also joined together by longitudinal ribs (7). Since some spaces between ribs (7) can also be filled with concrete (8), which may or may not also receive rebar reinforcement.

[018] Citando-se também que, os espaços entre as nervuras (3) e (7) podem ser preenchidas com poliuretano injetado; lã de rocha ou qualquer outro material com propriedades diversas. Bem como, as faces externas dos tubos externos (1) e (5) podem ser revestidos com coberturas especiais, tal como anti-derrapante, anti-corrosivo ou mesmo revestimentos para fins estéticos.Also mentioning that the spaces between the ribs (3) and (7) can be filled with injected polyurethane; rock wool or any other material with various properties. As well as the outer faces of the outer tubes (1) and (5) may be coated with special covers such as non-slip, anti-corrosive or even aesthetic coatings.

[019] O funcionamento e uso do presente APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM TORRE EÓLICA se dá igualmente às torres já conhecidas no estado da técnica, tendo suas partes sobrepostas e inter-fixadas na forma de pilhas, as quais sustentam em seu topo a montagem da hélice e do gerador de energia elétrica. Sendo que, de acordo com a FIG 3, a interligação entre as peças de diferentes diâmetros é realizada por meio de peças intermediárias específicas (9) para fixação, que pode ser realizada por meio de solda; aparafusamento entre outros meios. Sendo também que, o vão central da torre pode ser utilizado para a instalação de escadas e/ou elevador que servirá ao transporte de peças e pessoas desde o nível do chão até o topo da torre, onde se encontra o gerador.[019] The operation and use of the present Wind Turbine Improvement is also given to the towers already known in the state of the art, having their parts overlapped and interlocked in the form of piles, which support the top of the propeller assembly and of the electric power generator. In accordance with FIG. 3, the interconnection between parts of different diameters is accomplished by means of specific intermediate parts (9) for fixing, which can be accomplished by welding; bolting among other means. Also, the central span of the tower can be used for the installation of stairs and / or elevator that will transport parts and people from ground level to the top of the tower, where the generator is located.

[020] Logicamente, o presente APERFEIÇOAMENTO INTRODUZIDO EM TORRE EÓLICA pode ter seus elementos construídos com variedade de tamanhos e formas geométricas distintas dos aqui ilustrados, inclusive as nervuras (3) ou (7), as quais podem apresentar grande variedade de geometrias, e sendo possível também serem obtidas à partir do emprego de diferentes técnicas construtivas, tal como solda à laser, arrebitamento entre outros, desde que sejam conservadas as características particulares, e que são essenciais à sua realização.[020] Of course, this Wind Turbine Improvement may have its elements constructed in a variety of sizes and geometric shapes distinct from those illustrated herein, including ribs (3) or (7), which may have a wide variety of geometries, and They can also be obtained from the use of different construction techniques, such as laser welding, riveting, among others, provided that the particular characteristics are preserved and are essential to its realization.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1) IMPROVEMENT INTRODUCED IN WIND TOWER, comprises a plurality of metal tubular segments, arranged in stacks of different diameters, and these groups are stacked in a staggered manner - with the largest diameter at the base and the smallest diameter at the top - with the segments and also the groups of segments are joined together by the usual means in the construction of this type of wind tower, such as welding, bolting and others, characterized in that each segment unit that makes up the wind tower comprises a tube segment outer diameter (1) of larger diameter and circular section, within which a smaller inner tube segment (2) of circular diameter and inner section is arranged, whereby between the inner face of the outer tube (1) and the outer face of the inner tube (2) is fixed - by welding or any other joining feature - a plurality of longitudinal ribs (3), and some or all of the ribbed spikes may be filled with concrete (4), which may or may not yet receive steel rebar reinforcement, and alternatively, each segment unit that makes up the wind tower comprises a hexagonal external tubular segment (5) , within which a smaller diameter hexagonal tubular segment (6) is arranged centrally, which are also joined together by longitudinal ribs (7), with some spaces between ribs (7) being filled with concrete (8), which may or may not also be reinforced with steel rebar, also mentioning that the spaces between the ribs (3) and (7) may be filled with injected polyurethane, rockwool or any other material. with different properties as well as the outer faces of the outer tubes (1) and (5) can be coated with special covers such as non-slip, anti-corrosive or even aesthetic coatings and the However, the ribs (3) and (7) can be configured with different geometries.