BR202021024642U2 - Nova turbina eólica e sistema de ancoragem da mesma - Google Patents

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Eneko Sanz Pascual
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Abstract

Um nova turbina eólica, cuja torre finaliza com três pernas e a qual também está ancorada ao chão por meio de um sistema de ancoragem característico que depende do tipo de solo existente. Está ancorada em solo de rocha convencional com um fundação por estaca, está ancorada em um solo de rocha dura com uma fundação de tirante, está ancorada em um solo não rochoso com uma fundação gravitacional e está ancorada em solo argiloso ou pantanoso com uma fundação gravitacional armada com estacas.

Description

NOVA TURBINA EÓLICA E SISTEMA DE ANCORAGEM DA MESMA Campo da Invenção
[001] O presente modelo de utilidade compreende o campo de turbina eólica, mais especificamente, uma nova turbina eólica, cuja torre finaliza com três pernas e a qual também está ancorada ao chão por meio de um sistema de ancoragem característico que depende do tipo de solo existente.
Fundamentos
[002] As turbinas eólicas terrestres são ancoradas ao chão por meio de uma sapata. À medida que a altura das turbinas eólicas aumenta, o tamanho da sapata aumenta proporcionalmente e, consequentemente, a quantidade de concreto usada. As sapatas são feitas fazendo um buraco circular no chão, um reforço com barras de metal é provido e o concreto é despejado até que todo o buraco seja preenchido. Nesta base é montada a turbina eólica, colocando as peças tubulares da torre umas sobre as outras, para finalmente finalizar com a nacele e as pás.
[003] As obras para fazer uma sapata são influenciadas pelo tipo de solo. Estabelecer uma sapata de concreto armado em uma área rochosa é mais difícil que estabelecê-la em um terreno com muito solo e poucas rochas.
[004] Com o objetivo de utilizar o mínimo de concreto possível, é apresentada a nova turbina eólica que constitui o objeto da matéria inventiva, que usa um sistema de ancoragem de tipo específico e vantajoso para cada tipo de solo.
Descrição
[005] As turbinas eólicas consistem em uma torre, independentemente do tipo de torre usada, ancorada ao chão e suportando a nacele, o rotor e as pás.
[006] A turbina eólica proposta possui uma torre tubular cuja parte inferior é formada por um tripé. Desta forma, a base da turbina eólica possui três pernas e cada perna tem seu sistema de ancoragem correspondente ao chão. Se o diâmetro na base da torre de uma turbina eólica convencional for de 4,5 m no caso da nova turbina eólica, a base é reduzida para três pernas de 1 m de diâmetro cada. Isso reduz a quantidade de concreto armado usado como sapata.
[007] Dependendo do tipo de solo no qual a turbina eólica da invenção deve ser estabelecida, um tipo de sistema de ancoragem é usado: - Em primeiro lugar, pisos mais duros. Solos rochosos que possuem entre 100 e 200 megapascais. Uma fundação ancorada na rocha é usada.
[008] - Em segundo lugar, os solos rochosos de menor dureza, nos quais se utiliza uma fundação por estaca que requer menos tempo e menos quantidade de concreto que as fundações convencionais ou gravitacionais.
[009] - Em terceiro lugar, solos não rochosos competentes, onde uma fundação gravitacional é usada.
[0010] - E por último, solos pobres e sem consistência. Eles podem ser terrenos pantanosos ou inundados. Uma fundação gravitacional com estacas é usada para prover estabilidade.
[0011] As vantagens são a economia de se instalar uma torre finalizada em três pernas, o que envolve três sistemas de ancoragem em comparação a um único sistema de ancoragem usado por turbinas eólicas convencionais. O volume de concreto para a sapata de uma torre de 150 m de altura é de 600 m3 . As fundações aqui apresentadas reduzem a quantidade de concreto necessária em mais de 80%.
Breve descrição dos desenhos
[0012] A seguir, é descrita muito resumidamente uma série de desenhos que nos ajudarão a entender melhor a invenção e que se referem expressamente a uma modalidade da dita invenção que é apresentada como um exemplo não limitativo da mesma.
[0013] A figura 1 representa toda a turbina eólica objeto da invenção.
[0014] A figura 2 mostra o sistema de ancoragem em solos rochosos.
[0015] A figura 3 mostra o sistema de ancoragem por meio de uma fundação por estaca.
[0016] A figura 4 mostra o sistema de ancoragem por meio de uma fundação gravitacional.
[0017] A figura 5 mostra o último sistema de ancoragem por meio de uma fundação gravitacional com estacas.
Descrição Detalhada
[0018] Conforme mostrado na figura 1, a turbina eólica da invenção consiste em uma nacele (1) com seu rotor e pás correspondentes (2) e uma torre tubular (3) finalizada em uma peça de transição (4), que tem três pernas (5 ) e assenta no chão (6). As pernas (5) estão espaçadas uma da outra a uma distância muito maior que seu diâmetro, na presente modalidade elas estão a 18 m uma da outra. A razão entre o diâmetro e a distância entre as pernas (5) é de aproximadamente um para vinte. Dependendo do tipo de solo em questão, o sistema de ancoragem das pernas (5) terá algumas características ou outras.
[0019] A figura 2 mostra o sistema de ancoragem em um solo rochoso. As pernas (5) da turbina eólica são travadas em uma sapata cúbica (7) a partir da qual uma pluralidade de barras (8) se estendem e as quais são ancoradas na rocha. No detalhe mostrado na figura, e de acordo com uma modalidade prática específica para uma turbina eólica de uma certa altura, peso e potência, nove barras (8) são incluídas para cada uma das três sapatas (7). A sapata (7) possui elementos de conexão internos (9) com a perna (5) e as barras (8) se estendendo para baixo aprofundando-se no terreno rochoso.
[0020] Conforme mostrado na figura 3, o sistema de ancoragem nesta modalidade é uma fundação por estaca. Quando o solo não está duro o suficiente para introduzir as barras de ancoragem na rocha, procede-se com um sistema de ancoragem por estaca (10). Um buraco profundo é feito, com 20 ou 30 m de profundidade, o qual é posteriormente preenchido com hastes metálicas (11) formando o reforço e que se estendem circunferencialmente ao longo das paredes do buraco. Os elementos de conexão (9’) são colocados na superfície com cada perna (5) da turbina eólica, os quais também são fixados ao reforço metálico (11). Finalmente, concreto (12) é despejado no buraco e deixado para endurecer.
[0021] A figura 4 mostra o tipo de sistema de ancoragem usado em solos não rochosos competentes. Neste tipo de terreno, utiliza-se a fundação gravitacional convencional, isto é, a estabilidade da fundação é dada pelo peso morto da sapata cônica (13) e pelo peso da estrutura que a mesma suporta em cima. A sapata (13) inclui elementos de conexão internos (9’’) com sua perna (5) correspondente. A sapata (13) é formada por uma estrutura de barras metálicas arranjada em um formato cônico (não mostrado na figura) na qual concreto é despejado e deixado endurecer.
[0022] A figura 5 mostra o tipo de sistema de ancoragem usado em solos argilosos ou pantanosos. Neste tipo de terreno, a fundação gravitacional é utilizada onde, para dar maior consistência à fundação, uma pluralidade de pequenas estacas (14) se estende desde a base da sapata (13) aprofundando no terreno e trazendo estabilidade ao conjunto. Nas três sapatas (13) que suportam a turbina eólica, cascalho (15) é despejado para alisar o chão.

Claims (6)

  1. Nova turbina eólica e sistema de ancoragem da mesma, do tipo de turbina eólica que suporta uma torre tubular (3), uma nacele (1), um rotor e suas pás (2), caracterizada pelo fato de que a torre finaliza em três pernas (5) e cada uma das ditas pernas (5) está ancorada em solo rochoso com uma fundação ancorada na rocha, está ancorada em solo convencional com uma fundação por estaca, está ancorada em um solo não rochoso competente com uma fundação gravitacional e está ancorada em solo argiloso ou pantanoso com uma fundação gravitacional armada com estacas.
  2. Nova turbina eólica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as três pernas (5) são amplamente separadas uma das outras, em uma razão entre o diâmetro e o espaçamento entre as pernas (5) de um para vinte.
  3. Nova turbina eólica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fundação ancorada na rocha tem uma sapata cúbica (7) para cada perna (5), elementos de conexão (9) entre a sapata (7) e a perna (5) e uma pluralidade de barras (8) se estendendo para baixo a partir da sapata (7).
  4. Nova turbina eólica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fundação por estaca é feita com estacas (10) de grande comprimento armadas com metal (11) e preenchidas com concreto (12), também possui elementos de conexão (9’) se sobressaindo da superfície da estaca (10).
  5. Nova turbina eólica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fundação gravitacional é feita com uma sapata cônica (13) que inclui elementos de conexão internos (9”) com a perna (5).
  6. Nova turbina eólica de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a fundação gravitacional é feita com uma sapata cônica (13) que inclui elementos de conexão internos (9”) com a perna (5) e de cuja base se estende uma pluralidade de pequenas estacas (14) que vão fundo no chão.
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