ES2286168T3 - Planta eolica marina. - Google Patents
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Abstract
Planta eólica marina con un rotor dispuesto en una torre y un fundamento a partir de un pilar (6) de acero individual hueco y abierto hacia abajo y arriostramientos para anclar la planta con el fondo, caracterizada porque bajo el rotor (2) o directamente bajo las palas del rotor están dispuestos al menos tres arriostramientos (8) y porque el pilar (6) de acero está cerrado con un pie (7), que se introduce por fuerza en el fondo del mar.
Description
Planta eólica marina.
La invención se refiere a una planta eólica
marina con un rotor dispuesto en una torre y un fundamento a partir
de un pilar de acero individual hueco y abierto hacia abajo.
Se conocen plantas eólicas marina de distintos
tipos, por ejemplo, por los documentos EP 1 174 336 o DE 100 56
857.
Además se conoce la instalación de plantas
eólicas marina en la que se construyen en diques secos cajones
sumergibles de hormigón armado cerca de los emplazamientos
asestados y a continuación se llevan al mar de manera flotante
hasta su posición final. Allí se rellenan con arena y gravilla para
otorgarles el peso necesario. Una vez instalados la torre también
transportada por buques de carga se fija sobre el fundamento con
conversores eólicos. La planta eólica está ahora lista para el
funcionamiento. La desventaja de este método son los altos costes
para la fabricación del fundamento. Estos aumentan además según la
profundidad del agua. Los costes son aproximadamente proporcionales
al cuadro de la profundidad del agua. En profundidades de agua
entre 2,5 y 7,5 m cada fundamento de hormigón tiene un peso medio
de alrededor de 1000 t y provocan así enormes costes de
fabricación, transporte e instalación. Los costes para la
instalación se disparan en profundidades de agua de más de 10
m.
Se conoce la utilización de fundamentos de
gravedad. En lugar de hormigón armado se emplea un pilar de tubo de
acero cilíndrico que se coloca sobre un cajón de acero plano en el
lecho del mar. Sobre el pilar se fija la torre para la planta
eólica. Un fundamento de gravedad de acero es bastante más ligero
que un fundamento de hormigón. La construcción de acero pesa en
profundidades de agua de entre 4 y 10 m solamente de 80 a 100 t. El
peso relativamente reducido permite que para el transporte puedan
utilizarse lanchas de carga que pueden instalar de manera muy
rápida muchos fundamentos.
In situ el fundamento se llena con
olivino que otorga al fundamento de suficiente peso para
estabilizar la instalación eólica. El fundamento acabado pesa
también 1000 t. La desventaja es que debe realizarse un llenado
complicado en el sitio, es decir en el agua. Para la instalación
son necesarios equipos pesados. El peso necesario, que protege a la
planta frente a vuelcos, aumenta al emplearla con una profundidad
creciente del agua. Un empleo de esta planta para profundidades de
agua mayores, de más de 20 m no puede defenderse desde el punto de
vista económico.
Además el lecho del mar debe protegerse frente a
la erosión alrededor del fundamento mediante la alineación de
bloques de roca en el borde del fundamento. En lugares con una
erosión significativa los costes para un fundamento de este tipo
aumentan considerablemente. El desmontaje es también muy complicado
debido al gran peso de la planta.
Además se conoce el empleo de un pilar de acero
individual como fundamento para plantas marina. La torre y el pilar
se transportan por separado hasta su posición en el mar. En primer
lugar el pilar se clava en el fondo del mar. Al clavarse se
presiona fondo del mar en el pilar y lo estabiliza adicionalmente
con respecto a la profundidad de la hincada. El diámetro del pilar
de acero se sitúa entre 3,5 y 4,5 m. El pilar se introduce por
presión en el lecho del mar según el subsuelo de 1 a 1,5 veces la
profundidad del agua. Después se monta el conversor eólico con un
buque-grúa.
Fundamentalmente un fundamento con un pilar de
acero individual es una construcción sencilla y el transporte hasta
la posición en el mar no es complicado. Sin embargo para
introducir por presión el pilar son necesarios equipos pesados en
el sitio. La profundidad de hincada del pilar se limita mediante su
solidez en el extremo inferior así como del límite de capacidad de
los aparatos de hincar disponibles. La sección transversal de pilar
relativamente grande en relación con la profundidad del mar lleva a
grandes superficies de ataque para fuerzas eólicas y de oleaje. Por
lo tanto un empleo de esta instalación es adecuado como máximo para
una profundidad del agua de hasta 20 m. Además este tipo de
fundamento no es adecuado para lechos de mar con muchos bloques de
roca. Si el fundamento está instalado la torre debe montarse marina
sobre el fundamento. El desmontaje es más complicado que la
instalación.
Además no es posible emplear rotores o turbinas
pequeños más económicos en profundidades de agua mayores.
El objetivo de la invención es crear una planta
eólica marina según el concepto genérico que pueda fabricarse,
transportarse, instalarse y desmontarse de manera sencilla y
económica y pueda emplearse en profundidades de agua de hasta 50
m.
El objetivo se soluciona con la parte
caracterizadora de la reivindicación 1.
La planta puede terminar de montarse en el lugar
de fabricación. Puede instalarse de manera sencilla como planta
acabada en la posición en el mar. La instalación es sencilla. El
fundamento o la parte de pie prevista se aspira más o menos
automáticamente en el fondo del mar. Mediante los arriostramientos
es posible una sujeción, un asentamiento y aplicación de
presión.
Si la planta está instalada, entonces la
posición de los arrriostramientos directamente por debajo del rotor
se encarga de que las fuerzas transversales que actúan sobre el
pilar se absorban y se dirijan a través den los anclas en el fondo
del mar. El momento de flexión se acorta hasta recorrido hasta los
arriostramientos, no va hasta la parte inferior del fundamento, es
decir hasta el extremo del pilar con la parte de pie. Las fuerzas
menores que actúan por tanto sobre la parte inferior del pie
provocan que la parte de anclaje en el suelo no tenga que realizar
todo el trabajo o la fuerza para la sujeción y estabilización de la
planta. Mediante la descarga del pilar el excedente de resistencia
puede emplearse para reducir el diámetro del pilar y con ello la
superficie de ataque para fuerzas eólicas y de oleaje. Así el
tamaño y profundidad de hundimiento del pie también pueden
diseñarse relativamente reducidos en comparación con la profundidad
del agua. Y por lo tanto pueden ahorrarse costes para el material
y la instalación. La sección transversal pequeña del pilar
directamente sobre la placa de suelo impide altas velocidades de
corriente alrededor del pilar y por lo tanto socavaciones del fondo
del mar alrededor del pie.
La descarga del pilar según la invención a
través de los arriostramientos permite el empleo de la planta
también en profundidades de agua de hasta 50 m.
Además la parte de los arriostramientos situada
por debajo de la línea del agua debido a la resistencia
hidrodinámica lleva a una amortiguación del movimiento ascendente y
descendente. Las pérdidas de corriente se disipan en el agua del
mar.
Esta amortiguación se transmite a toda la planta
y lleva a suaves movimientos de desvío de la planta en el caso de
una solicitación repentina mediante las olas y ráfagas de
huracanes. Se amortiguan las vibraciones por el oleaje o por el
rotor en movimiento. Las propiedades de solicitación repentina y
amortiguación de la vibración actúan tanto contra las cargas de
vuelco como también contra las cargas de torsión.
Existe la posibilidad de emplear también
pequeñas turbinas más económicas en profundidades del agua mayores.
Porque con un aumento del tamaño del rotor aumentan de manera
desproporcionada los costes de fabricación y de masa del rotor así
como otras piezas del conversor eólico en comparación con la
potencia, por el contrario los costes de fabricación y de masa de
los fundamentos con un aumento del tamaño del rotor constituyen una
parte cada vez más pequeña de los costes totales con respecto a la
potencia del conversor eólico. Por esta razón se producirá una
demanda de fundamentos de peso ligero que también pueden equiparse
también en aguas profundas (>20 m) de manera rentable con
conversores eólicos con un diámetro de rotor inferior a 100 m. Esto
es posible con el objeto de la invención.
Según una configuración preferida de la
invención los arriostramientos están dispuestos en un plano
horizontal con una distancia angular de 120º por debajo del rotor o
bien directamente por debajo de las palas del rotor. Los
arriostramientos por debajo de las palas del rotor o bien por
debajo del radio del rotor permiten una descarga del pie. Por este
motivo la sección transversal del pilar puede reducirse y en total
puede seleccionarse una forma de construcción más ligera.
Según una configuración preferida de la
invención los arriostramientos están compuestos en su parte central
por un hilo tensor y en el lado de extremo por cadenas, ascendiendo
la longitud de las cadenas a desde el 1 hasta el 15% de la
longitud total de los arriostramientos. La previsión de piezas de
extremo de las cadenas permite tensionar los arriostramientos sin
problemas y de manera fiable. Los arriostramientos tienen un peso
propio que lleva a que los arriostramientos no estén totalmente
pretensados sino que se comben cuando no hay viento. Si se produce
una alta carga de olas y de viento de la planta y con ello un
movimiento oscilante entonces los arriostramientos actúan como
amortiguadores sobre la planta y ésta realiza suaves movimientos de
desvío, también en el caso de una solicitación repentina por olas y
ráfagas de huracanes.
Según una configuración preferida de la
invención en la cadena alejada de la planta está dispuesta un
ancla. Mediante el ancla el arriostramiento está anclado en el
fondo del mar. Dado que los arriostramientos solicitan los anclas
de manera casi paralela a la horizontal (movimiento lateral) pueden
estar configurados sencillos y ligeros en comparación con anclajes
que deben absorber porcentajes de fuerza verticales.
Según una configuración preferida de la
invención un extremo de cada arriostramiento está dispuesto bajo el
rotor en un nodo, estando dispuesto el nodo entre la torre y el
pilar. Así se garantiza que el tramo del cubo del rotor hasta la
prolongación de los arriostramientos sea lo más corto posible y se
produzca una palanca corta óptima. Las fuerzas de sujeción o
transversales pueden producirse casi completamente desde los
arriostramientos. El fundamento del pilar está descargado. Ahora
solamente debe absorberse o mantenerse un momento de flexión
pequeño.
Según una configuración preferida de la
invención la torre, el nodo, el pilar y el pie están compuestos de
una pieza, preferiblemente de tubo de acero o entramado de acero.
La planta está terminada de montar y puede transportarse como un
todo. Un ensamblaje conversor/fundamento in situ no es
necesario. El fundamento ya está unido, concretamente la pieza de
extremo de la planta, el pilar con pie.
Según una configuración preferida de la
invención en el nodo están dispuestos escobenes de cadena con
estopores de cadena dispuestos en el lado interior del nodo para
alojar y fijar las cadenas, estando dispuesto en el nodo un tensor
de cadena hidráulico. Esta medida permite que los arriostramientos
puedan tensarse de manera sencilla y sujetarse de manera segura en
su posición.
Según una configuración preferida de la
invención en el nodo está dispuesto un mecanismo giratorio y un
mecanismo de rotación, estando conectado el mecanismo giratorio y
de rotación con el tensor de cadena hidráulico. Así es posible
dirigirse a cada uno de los arriostramientos y determinar de manera
individual el grado de tensión y ajustarlo posteriormente, es decir
aflojar el arriostramiento, tensarlo, etc. Esto es posible tanto en
la posición erguida como también en la posición horizontal o
angular de la planta.
Según una configuración preferida el pie es un
cilindro hueco que puede introducirse por presión en el fondo del
mar, que está cerrado con arrastre de fuerza con una placa de suelo
redonda y que está abierto hacia abajo, estando la placa de suelo
biselada o redondeada en el borde superior. La placa de suelo se
ocupa de limitar la profundidad de introducción por presión del pie
en el fondo. Con la forma correspondiente de la placa de suelo
puede reaccionarse a las características del fondo del mar.
Según una configuración preferida de la
invención el diámetro del pie es igual de grande o mayor que el
diámetro del pilar, encontrándose el diámetro del pie con respecto
al pilar en una proporción de 1:1 a 1:4. Mediante los
arriostramientos se absorben las fuerzas transversales provocadas
por el viento y oleaje por encima de la superficie del agua de
manera que el pilar solamente debe transmitir un momento de flexión
relativamente pequeño y por lo tanto puede presentar una sección
transversal comparativamente pequeña. Con ello la superficie de
ataque del pilar puede reducirse de manera significativa para el
viento y el
oleaje.
oleaje.
Según una configuración preferida de la
invención en el cilindro están dispuestas verticalmente dos placas
que en el eje central del cilindro vertical están unidas en forma
de cruz, estando unidas las placas cruzadas de manera fija con la
superficie interna del cilindro y con el lado inferior de la placa
de suelo, sobresaliendo del cilindro las placas cruzadas hacia
abajo a modo de flecha y presentando cantos inferiores, que están
biselados hacia abajo desde el extremo inferior del cilindro con
respecto a la horizontal. Los "cantos de enterramiento"
afilados y la división en cuatro del espacio hueco del pie mediante
las placas cruzadas favorecen la operación de fijación del pie. Las
placas cruzadas se ocupan de un aumento de la estabilidad y un
aumento de la rigidez del cilindro. Además se amplia la superficie
que se encuentra en el fondo del mar.
Según una configuración preferida de la
invención las placas cruzadas están compuestas de chapa, teniendo
la chapa un espesor de al menos 20 mm. Así se garantiza que las
placas cruzadas aguanten de manera duradera y aporten suficiente
estabilidad.
Según una configuración preferida de la
invención sobre la placa de suelo está dispuesto en el interior del
pilar un eyector, con un conducto de aspiración, que a través de un
tamiz está unido con el interior del pie y con una salida en la
pared del pilar con el lado externo y con un conducto de presión
guiado verticalmente en el interior del pilar, que puede conectarse
a través de una brida que se encuentra en el exterior mediante un
tubo flexible de presión con una bomba externa. Así es posible
generar relaciones de subpresión en el interior del pie de manera
que el pie se aspira de manera fija en el fondo.
Según una configuración preferida de la
invención en el pilar sobre el pie está dispuesto un mamparo y el
espacio entre la placa de suelo y el mamparo puede llenarse con
lastre como depósito de lastre. Durante la instalación de la planta
sobre el fondo del mar el peso del depósito de lastre llenado
aumenta la presión en el pie y ayuda por tanto a la operación de
aspiración u operación de enterrado del pie en el fondo.
Según una configuración preferida de la
invención el mamparo se encuentra de 2 a 10 metros por encima de la
línea de agua. Esto garantiza un volumen óptimo del depósito de
lastre y una estática excelente durante la instalación y el
desmontaje de la planta.
Según una configuración preferida de la
invención el depósito de lastre puede cargarse con lastre a través
de una brida accesible desde el exterior por medio de un tubo
flexible para lastre y una bomba externa y puede descargarse de
lastre a través de una bomba de achique conectada a un conducto,
siendo el lastre introducido, por ejemplo agua. El agua es
suficientemente pesada como lastre y existe en abundancia. Una
bomba externa está presente en cualquier caso en el sitio durante
la instalación. Así, de manera simple y rápida puede simplificarse
con medios y gasto mínimo la colocación de la instalación.
Según una configuración preferida de la
invención a través del tubo flexible para lastre puede introducirse
aire comprimido en el depósito. Mediante el aire comprimido
introducido puede acelerarse la operación de achique.
Según una configuración preferida de la
invención bajo la placa de suelo está prevista una disposición de
lavado, estando compuesta la disposición de lavado por conductos de
lavado, que discurren en forma de doble cruz a lo largo de las
placas cruzadas y desde un conducto de lavado, que discurre de
forma circular a lo largo de la pared interna de cilindro del
cilindro, estando dispuestas en los conductos de lavado toberas de
lavado, indicando las aberturas de las toberas de lavado del
conducto de lavado en forma circular y las aberturas de las toberas
de lavado del conducto de lavado en forma de doble cruz hacia abajo
y estando orientadas contra la pared del cilindro y las placas
cruzadas, y concretamente con un ángulo de desde 0,5º hasta 5º con
respecto a la vertical El conducto de lavado anular discurre
preferiblemente atravesando las placas cruzadas. La orientación del
chorro de lavado provoca que se retire de manera eficaz el fondo
del mar que se adhiere a las paredes. La disposición de lavado
permite una separación más sencilla del pie del fondo del mar
durante el desmontaje de la planta. El empuje hidrostático del pie
y por tanto del pilar se aumenta. EL fondo del mar en el interior
del pie puede separarse y retirarse mejor. La disposición de las
toberas de lavado garantiza que puedan alcanzarse, capturarse y
limpiarse de manera óptima toda la superficie interior del pie y la
superficie de las placas cruzadas.
Según una configuración preferida de la
invención los conductos de lavado están unidos con un conducto de
lavado dispuesto verticalmente en el interior del pilar, pudiendo
conectarse el conducto de lavado a través de una brida y un tubo
flexible de lavado a una bomba externa para alimentar agua de
presión. A través de las toberas de lavado el agua bajo presión
llega al interior del pie y lava desde abajo el fondo del mar que
se encuentra en los mismos. Hay suficiente agua allí y puede
emplearse de manera ventajosa.
A continuación se describe detalladamente un
ejemplo de realización de la invención y se representa en los
dibujos, y concretamente muestran:
la figura 1, una vista esquemática de toda la
planta,
la figura 2, una vista esquemática desde arriba
del pilar y del pie de la planta,
la figura 2a, una ampliación de una sección de
la figura 2,
la figura 2b, un corte según B-B
de la figura 2,
la figura 3, un corte longitudinal a través del
nodo,
la figura 3a, una sección transversal a través
del nodo según la figura 3,
la figura 4, una vista esquemática de la planta
durante el transporte y una vista inclinada por 90º,
la figura 5, una vista esquemática de la planta
durante la operación de descarga y una vista inclinada por 90º,
la figura 6, una vista esquemática de la planta
durante la instalación,
la figura 7, una vista esquemática de la planta
durante la colocación del pie,
la figura 8, una vista esquemática de la planta
durante el desmontaje.
La planta 1 eólica marina según la invención es
adecuada para profundidades de agua desde 20 m hasta 50 m.
Especialmente adecuado es un terreno con fondo de arena.
La planta 1 presenta una torre 4 en cuyo extremo
superior está dispuesto un rotor 2 con góndola 3 de máquina que
puede girar alrededor de su eje horizontal. La torre 4 es hueca.
Hacia abajo pasa hacia un pilar 6 en cuyo extremo está dispuesta
una parte 7 de pie.
El diámetro de pilar asciende a de 3,5 a 4,5 m.
Por debajo del rotor 2 o bien por debajo de la pala de rotor
inferior está soldada una parte 5 de nodo entre al torre 4 y el
pilar 6. La torre 4, la parte 5 de nodo, el pilar 6 y el pie 7 se
componen de una sola pieza. El material es tubo de acero. Una
construcción de enrejado de acero es también posible. En la parte 5
de nodo están fijados 3 arriostramientos 8 de manera radial con
respecto al eje de la torre en separación angular de 120º. Los
arriostramientos 8 se componen en su parte central de hilo 9a
tensor y en el lado de los extremos de cadenas 9b. La longitud de
las cadenas 9b asciende a del 1 al 15% de la longitud total de
arriostramiento 8. Un extremo 9b de cadena está dispuesto como
precursor del hilo 9a tensor en el nodo y en el otro extremo 9b
está dispuesta un ancla 10, por ejemplo, un ancla de patente o de
peso ligero (véase la figura 1).
En el nodo 5 se encuentra para cada cadena 9b un
escobén 32 y varios estopores 31 de cadena, un mecanismo 28 de giro
que está unido a un mecanismo 29 de rotación al que a su vez está
fijado un tensor 30 de cadena hidráulico guiado de manera forzosa
que con ayuda del mecanismo 28, 29 de giro y rotación puede
posicionarse en cualquier cadena, y concretamente tanto en posición
erguida de la planta como también en posición horizontal o angular
(véase la figura 3, 3a).
El pie 7 está dispuesto formando una pieza y en
el extremo en el pilar 6. Puede presentar una altura de 5 a 20 m.
Se compone de un cilindro 16 hueco que está cerrado en su lado
superior con una placa 17 de suelo redonda. El borde superior de la
una placa 17 de suelo puede estar configurado biselado o
redondeado. La relación del diámetro de la placa 17 de suelo con el
diámetro del pilar 6 puede variar en la proporción de 1:3 a 1:8. El
extremo inferior del cilindro 16 está abierto. Sobre la placa 17 de
suelo está fijado el pilar 6 (véase la figura 2). En el cilindro 16
se encuentran placas 18 cruzadas dispuestas en perpendicular que
están unidas entre sí en el eje central vertical de cilindro y
discurren radialmente hasta la camisa 16 de cilindro (véase la
figura 2). Las placas 18 cruzadas están soldadas en la superficie
interior del cilindro 16 y en la placa 17 de suelo. Las placas 18
cruzadas sobresalen por el extremo abierto del cilindro 16 hacia
fuera.
Desde el extremo inferior de la camisa de
cilindro del cilindro 16 discurren hacia abajo cantos 18a
inferiores de las placas 18 cruzadas en un ángulo con respecto a la
horizontal (aproximadamente 20º) y coinciden en el eje central de
cilindro. De esto se produce una flecha de las placas 18 cruzadas
hacia abajo (véase la figura 2). Las placas 18 cruzadas están
compuestas de chapa con un espesor mínimo de 20 cm.
Por debajo y paralela a la placa 17 de suelo
discurre una disposición de lavado compuesta por un conducto 21a de
lavado que discurre en forma circular a lo largo de la pared de
cilindro del cilindro 16 y conductos 21b de lavado dispuestos en
forma de doble cruz que discurren paralelos a lo largo de las
placas 18 cruzadas.
Las aberturas de las toberas de lavado indican
hacia abajo y están orientadas con un ángulo de 0,5º a 5º con
respecto a la vertical en las paredes adyacentes (pared de
cilindro/placas 18 cruzadas). El conducto 21a de lavado discurre a
través de las placas 18 cruzadas a través de rupturas previstas
para ello (véase la figura 2b). Los conductos 21a, 21b de lavado
están unidos con un conducto 21 de lavado dispuesto verticalmente
en el interior del pilar. El conducto 21 de lavado puede conectarse
a través de una brida 26 y un tubo 51 flexible de lavado a una
bomba externa para alimentar agua a presión.
Por encima de la placa 17 de suelo está
dispuesta en el interior del pilar una unidad 12 de eyector. La
unidad de eyector se compone de un conducto 13 de aspiración que
está unido a través de un tamiz 14 con el interior del pie y a
través de una salida o bien una válvula 37 de salida en la pared del
pilar con el lado exterior del pilar 6 (véase la figura 2a).
La unidad de eyector está unida con un conducto
11 a presión que discurre perpendicular en el interior del pilar,
que puede conectarse a través de una brida 27 dispuesta en el
exterior mediante un tubo 15 de presión a una bomba externa. Pueden
estar dispuestas también varias unidades de eyector en el
pilar.
Por encima de la placa 17 de suelo el pilar 6
hueco interior sirve como depósito 24 de lastre. Para ello está
limitado hacia arriba a través de un mamparo (25) que está soldada
horizontalmente en el pilar 6. El mamparo 25 está situado
aproximadamente de dos a diez metros por encima de la superficie
del agua. En el mamparo 25 está dispuesta una válvula de
esca-
pe.
pe.
En el depósito 24 de lastre está dispuesta una
bomba 19 de achique con un conducto 26 de achique conectado. El
conducto 20 de achique discurre verticalmente en el interior del
depósito de achique y al que puede accederse desde el exterior a
través de la brida 23 de achique. En la brida 22 de lastre puede
conectarse desde el exterior una bomba externa para la carga de
lastre desde el depósito 24 a través de un tubo 45 flexible de
lastre. A través del tubo 45 flexible de lastre también puede
introducirse aire comprimido en el depósito 24. A través de la
brida 23 de achique puede realizarse un escape, ventilación, aunque
también un desagüe.
En el lado de babor y el lado de estribor de la
planta está colocada en cada caso una amarra 47 de pie en el pie 7
y en cada caso una amarra 38 de cabeza en el extremo de la torre
superior {véase la figura 4). Un cabo 36 de vuelco está dispuesto
también en el extremo superior de la planta 1. Material preferido
para la amarra 38 de cabeza y de pie 37 así como para el cabo 36 de
vuelco es hilo de acero o fibra de plástico.
La carga y el transporte de la planta hacia el
lugar de instalación tienen lugar de la manera siguiente: la planta
que cuelga en una posición horizontal en una grúa se carga en una
embarcación o vehículo de transporte (véase la figura 4). La
posición de transporte es horizontal. El vehículo de transporte es
un pontón 35. El pontón 35 dispone de un accionamiento propio o se
maneja por un vehículo remolcador (véase la figura 4). El pontón 35
está equipado con tornos 49 de posicionamiento, que en cada caso
están equipados con un aparejo del ancla propio y permiten un
posicionamiento independiente del pontón 35 alrededor de la
posición de instalación de la planta. Preferiblemente se utilizan
tres tornos de posicionamiento.
El posicionamiento del pontón 35 con ayuda de
tornos de posicionamiento es un proceso conocido y probado.
De manera preferible el pontón 35 dispone de una
caseta de generador, que suministra tanto al pontón 35 como también
a la planta 1 durante los trabajos con energía eléctrica e
hidráulica. El accionamiento de los generadores y bombas
hidráulicas tiene lugar preferiblemente con motores diesel. Se
trata de estaciones generadoras móviles. El pontón 35 también puede
estar equipado con una caseta de control y una caseta de
tripulación.
Antes o durante el transporte de la planta hasta
su posición de instalación, se anclan con ayuda de vehículos
auxiliares adecuados las anclas 10 de la planta 1 en el fondo del
mar en su posición calculada previamente. Los arriostramientos 8 de
la planta ya están fijados durante el enterramiento de las anclas
10 mediante el vehículo auxiliar a las anclas 10.
En los extremos 9b de cadena en el lado de la
planta está fijada en cada caso una boya a una cabo o cadena
auxiliar, con cuya ayuda pueden agarrarse los extremos de las
cadenas 9b en el lado de la planta a bordo del pontón 35 y a
continuación izarse previamente en el nodo 5 de la planta 1.
Durante el transporte de la planta al lugar de
instalación el centro de gravedad de la planta se encuentra bajo su
eje longitudinal. El eje de basculación de la planta se encuentra
en el mamparo 25. La parte inferior de la planta (hasta el eje de
basculación) debe estar libre de modo que la planta en caso de
carga con lastre de esta parte pueda bascular hacia abajo a través
de su punto de giro o eje de giro.
Cuando el pontón 35 llega a la posición de
instalación, entonces utiliza las anclas de posición y lleva las
boyas a bordo, a las que están fijados los extremos de las cadenas
9b en el lado de la planta a través de cabos o cadenas auxiliares.
Ahora se izan éstas previamente en el nodo 5 de la planta 1.
Después de que el pontón 35 este fijado con
ayuda de sus tornos 49 de posicionamiento en la posición de
instalación, se llena el depósito 24 de lastre en la parte inferior
de la planta con agua de mar (véase la figura 5).
Para ello se conecta una bomba externa con el
tubo 45 flexible para lastre y éste a su vez con la brida 22. Así,
a través de la brida 22 llega el lastre, es decir el agua, al
depósito 24. A través de la válvula de escape en el mamparo tiene
lugar la compensación de presión. De este modo se inicia la
operación de vuelco de la planta.
El centro de gravedad de la planta se desplaza
hacia el pie 7 de la planta 1 y a este respecto migra a través del
punto de giro en la dirección de fueraborda. Mediante la arriada
del cabo 36 de vuelco se vuelca de manera controlada la planta 1 a
través del eje de giro (eje de basculación) con su pie 7 en
dirección al fondo, hasta que el pie 7 se dispone sobre el fondo
(véase la figura 6).
Ahora se levanta la planta mediante dos
mecanismos independientes entre sí, y concretamente en primer lugar
pretensando el precursor 8 de cadena en el nodo 5.
La planta puede ajustarse así verticalmente de
manera exacta. A este respecto se empuja el pie por el peso propio
de la planta (el depósito 24 de lastre está lleno en este caso)
así como la componente vertical de fuerza de los arriostramientos
en el fondo. En segundo lugar puede solicitarse la planta por el
pontón con fuerza en todas las direcciones, que se maneja mediante
los tornos 35 de posicionamiento. Mediante la contrafuerza del pie
7, que se apoya lateralmente en el fondo, también puede aplicarse
un momento de vuelco en la planta. La instalación puede mantenerse
estable de forma redundante en cada fase o anularse.
Durante todo el proceso puede ajustarse el
pontón 35 según los procedimientos habituales con ayuda de bombas,
conductos y depósitos de lastre, es decir, volcarse a través de su
eje longitudinal y transversal y hundirse a mayor profundidad. Con
ello no es necesario durante la instalación, modificar la longitud
de la amarra 38 de cabeza y 47 de pie con aplicación de fuerza.
Tras levantar y posicionar la planta se bombea
agua presurizada a través de la brida 27 en el conducto 11 de
eyector. El suministro de agua presurizada tiene lugar a través de
una bomba externa sobre el pontón 35, que se conecta a través del
tubo 50 flexible de presión con la brida 27.
A través del conducto 13 de aspiración de
eyector se aspira ahora agua del pie 7 y se evacua hacia fuera a
través de la válvula 37 de salida. El pie 7 se fija mediante
succión en el fondo. El pie 7 está colocado correctamente cuando la
placa 17 de suelo termina en el fondo (véase la figura 7).
Durante la operación de aspiración ha de
orientarse la planta mediante una tensión adicional de las cadenas
9b con una verticalidad exacta. Las cadenas 9b pueden dirigirse
individualmente. Una componente vertical de fuerza de la tensión
previa de los hilos 9 tensores actúa sobre el pilar 6. Una fuerza
vertical adicional puede crearse a través del pontón 35.
También pueden utilizarse varias bombas con
varias unidades de eyector para fijar por aspiración el pie. Antes
o durante la operación de succión se libera la amarra 47 de pie
del pie 7 por buceadores o un mecanismo de liberación a distancia
preferiblemente mecánico.
Después de que la planta se encuentre sobre el
fondo del mar y esté pretensada o arriostrada de manera fija, se
descienden los extremos superiores de la amarra 38 de cabeza y de
la cabo 36 de vuelco mediante cabos auxiliares desde el extremo de
la torre y se retiran.
La conexión a un cable submarino para el
suministro de corriente y la entrega de potencia se realiza
correspondientemente a las construcciones y procedimientos
conocidos de la industria eólica marina de explotación de recursos
del subsuelo.
Con la bomba 19 de achique en el pilar 6 se
vacía ahora el depósito 24 de lastre a través del conducto 20
mediante bombeo. El agua escapa a través de la brida 23. El tubo 45
flexible de lastre puede conducir adicionalmente aire comprimido
en el depósito 24 de lastre, para acelerar el proceso de achique.
Tras la descarga de lastre se llena el depósito 24 de lastre con
gas seco, libre de oxígeno, para evitar la condensación y
corrosión.
Tras la instalación pueden desmontarse los
tensores 30 de cadena hidráulicos así como el mecanismo 28, 29 de
giro y de rotación y bajarse a través de una escotilla de montaje
en el nodo 5 con aparejos con cadenas u otros medios de elevación
sobre el pontón 35 para su reutilización en otras plantas.
El conversor 1 eólico puede ponerse ahora en
funcionamiento.
El pontón vuelve a llevar a bordo sus cadenas o
hilos posicionamiento y se retira mediante el vehículo
remolcador.
La desinstalación de la planta discurre de
manera inversa a la instalación. El pontón debería estar cargado
con lastre de tal manera, que su extremo posterior se hunda con la
mayor profundidad posible. La planta se fija entonces con las
amarras 38, 47 de cabeza y de pie así como el cabo 36 de
vuelco.
El tensor 30 de cadenas hidráulico así como el
mecanismo 28, 29 de giro y de rotación vuelven a montarse en el
nodo 5. El tubo 51 flexible de lavado se conecta a la brida 26 de
lavado del conducto 21 de lavado y se bombea agua de mar a través
del conducto 21 a presión en los conductos 21a, 21b de lavado en el
interior del pie 7.
Simultáneamente se descarga el lastre del pontón
y se tensan los hilos 8, 9 tensores. Mediante el impulso
hidrostático del pilar 6, la componente de fuerza vertical de la
amarra 47 de pie así como la presión excesiva en el interior del
pie 7 se suelta o tira del pie 7 de forma controlada del fondo
(véase la
figura 8).
figura 8).
A través del tubo 45 flexible de lastre
conectado a la brida 22 de lastre se llena el depósito 24 de lastre
por etapas con agua de mar, y concretamente de manera controlada
sacando cada vez más el pie del fondo.
Con ayuda de toberas 15 de lavado se eliminan al
mismo tiempo restos adheridos al pie del fondo del mar.
En caso de que todas las componentes de fuerza
juntas no fueran suficientes para sacar o empujar el pie del fondo,
puede conectarse el tubo 50 flexible de presión y eliminarse con
el eyector 12 agua de lavado rico en sedimentos del interior del
pie, mientras el agua de lavado libre de sedimentos disuelve el
fondo del mar adherido al pie. Este proceso puede continuarse en
caso necesario hasta que el interior del pie esté totalmente
limpio.
Para volcar la planta sobre el pontón 35 siguen
liberándose los hilos 9 tensores y se mueve la planta con ayuda del
cabo 36 de vuelco de manera controlada hasta que el pie 7 sobresale
del agua y puede liberarse mediante un vehículo auxiliar de restos
del fondo del mar. El peso de los restos eliminados del fondo del
mar del pie 7 se compensa mediante un llenado adicional del
depósito 24 de lastre.
La planta sigue volcándose hasta que se
encuentra en su posición de transporte. Las cadenas 9b se bajan
desde el nodo 5 con en cada caso un cabo o cadena auxiliar sobre el
fondo del mar. En el extremo del cabo auxiliar está fijada una
boya, con cuya ayuda pueden elevarse las cadenas 9b de los
arriostramientos 8 y ancla 10 mediante un vehículo auxiliar.
Durante el viaje de vuelta se elimina el lastre
del depósito 24 de lastre, en el que se introduce aire comprimido
a través del tubo 45 flexible de lastre en el depósito y el agua se
impulsa hacia el exterior de la borda a través de la bomba 19 de
achique y el conducto 20 de achique.
Las anclas 10 se elevan mediante un vehículo
auxiliar y se retiran junto con los arriostramientos 8.
\global\parskip0.500000\baselineskip
1
\tabulconversor eólico
2
\tabulrotor
3
\tabulgóndola de máquina
4
\tabultorre
5
\tabulnodo
6
\tabulpilar
7
\tabulpie
8
\tabularriostramientos
9a
\tabulhilo tensor
9b
\tabulcadenas
10
\tabulancla
11
\tabulconducto a presión de eyector
12
\tabuleyector
13
\tabulconducto de aspiración de eyector
14
\tabultamiz
15
\tabultoberas de lavado
16
\tabulcilindro hueco
17
\tabulplaca de suelo
18
\tabulplacas cruzadas
18a
\tabulcantos de las placas cruzadas
19
\tabulbomba de achique
20
\tabulconducto de achique
21
\tabulconducto de lavado
21a
\tabulconducto de lavado anular
21b
\tabulconducto de lavado en forma de doble cruz
22
\tabulbrida de lastre
23
\tabulbrida de achique
24
\tabuldepósito de lastre
25
\tabulmamparo
26
\tabulbrida de lavado
27
\tabulbrida del conducto a presión de eyector
28
\tabulmecanismo de giro
29
\tabulmecanismo de rotación
30
\tabultensor de cadena hidráulico
31
\tabulestopor de cadena
32
\tabulescobén de cadena
33
\tabulestopor de cadena de los cilindros tensores
34
\tabulvehículo remolcador
35
\tabulpontón
36
\tabulcabo de vuelco
37
\tabulválvula de salida (salida)
38
\tabulamarra de cabeza
45
\tabultubo flexible de lastre
47
\tabulamarra de pie
48
\tabulcadenas de posicionamiento
49
\tabultornos de posicionamiento
50
\tabultubo flexible de presión
51
\tabultubo flexible de lavado
\global\parskip0.000000\baselineskip
Claims (21)
1. Planta eólica marina con un rotor dispuesto
en una torre y un fundamento a partir de un pilar (6) de acero
individual hueco y abierto hacia abajo y arriostramientos para
anclar la planta con el fondo, caracterizada porque bajo el
rotor (2) o directamente bajo las palas del rotor están dispuestos
al menos tres arriostramientos (8) y porque el pilar (6) de acero
está cerrado con un pie (7), que se introduce por fuerza en el
fondo del mar.
2. Planta eólica marina según la reivindicación
1, caracterizada porque los arriostramientos (8) están
dispuestos en un plano horizontal con una distancia angular de
120º.
3. Planta eólica marina según la reivindicación
1 ó 2, caracterizada porque los arriostramientos (8) están
compuestos en su parte central por un hilo (9a) tensor y en los
lados de extremo por cadenas (9b).
4. Planta eólica marina según la reivindicación
3, caracterizada porque la longitud de las cadenas (9b)
asciende a desde el 1 hasta el 15% de la longitud total de los
arriostramientos (8).
5. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en la
cadena (9b) alejada de la planta está dispuesto un ancla (10).
6. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un extremo
de cada arriostramiento (8) está dispuesto bajo el rotor (2) en un
nodo (5), estando dispuesto el nodo (5) entre la torre (4) y el
pilar (6).
7. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la torre
(4), el nodo (5), el pilar (6) y el pie (7) están compuestos de una
pieza.
8. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el nodo
(5) están dispuestos escobenes (32) de cadena con estopores (31) de
cadena dispuestos en el lado interior del nodo para alojar y fijar
las cadenas (9b), estando dispuesto en el nodo (5) un tensor (30)
de cadena hidráulico.
9. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el nodo
(5) está dispuesto un mecanismo (28) giratorio y un mecanismo {29)
de rotación, estando conectado el mecanismo giratorio (28) y de
rotación {29) con el tensor (30) de cadena hidráulico.
10. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el pie (7)
es un cilindro (16) hueco que puede introducirse por fuerza en el
fondo del mar, que está cerrado con arrastre de fuerza con una
placa (17) de suelo redonda y que está abierto hacia abajo, estando
la placa (17) de suelo biselada o redondeada en el borde
superior.
11. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro
del pie (7) es igual de grande o mayor que el diámetro del pilar,
encontrándose el diámetro del pie (7) con respecto al pilar (6) en
una proporción de 1:1 a 1:4.
12. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el
cilindro (16) están dispuestas verticalmente dos placas (18), que
en el eje central del cilindro vertical están unidas en forma de
cruz, estando unidas las placas (18) cruzadas de manera fija con la
superficie interna del cilindro (16) y con el lado inferior de la
placa (17) de suelo, sobresaliendo las placas (18) cruzadas hacia
abajo a modo de flecha del cilindro (16) y presentando cantos (18a)
inferiores, que están biselados hacia abajo desde el extremo
inferior del cilindro (16) con respecto a la horizontal.
13. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las placas
(18) cruzadas están compuestas de chapa, teniendo la chapa un
espesor de al menos 20 mm.
14. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque sobre la
placa (17) de suelo está dispuesto en el interior del pilar un
eyector (12), con un conducto (13) de aspiración, que a través de
un tamiz (14) está unida con el interior del pie y con una salida
(37) en la pared del pilar con el lado externo y con un conducto
(11) a presión guiado verticalmente en el interior del pilar, que
puede conectarse a través de una brida (27) que se encuentra en el
exterior mediante de un tubo (50) flexible de presión con una bomba
exter-
na.
na.
15. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en el pilar
(6) sobre el pie (7) está dispuesto un mamparo (25) y el espacio
entre la placa (17) de suelo y el mamparo (25) puede llenarse con
lastre como depósito (24) de lastre.
16. Planta eólica marina según la reivindicación
15, caracterizada porque el mamparo (25) se encuentra de dos
a ocho metros por encima de la línea de agua.
17. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el depósito
(24) de lastre puede cargarse con lastre a través de un conducto
(20) de achique y a través de una brida (22) accesible desde el
exterior por medio de un tubo (45) flexible para lastre y una bomba
externa y puede descargarse de lastre a través de una bomba (19) de
achique conectada a un conducto (20), siendo el lastre introducido,
por ejemplo agua.
18. Planta eólica marina según la reivindicación
17, caracterizada porque a través del tubo (45) flexible
para lastre puede introducirse aire comprimido en el depósito
(24).
19. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque bajo la
placa (17) de suelo está prevista una disposición de lavado,
estando compuesta la disposición de lavado por conductos (21b) de
lavado, que discurren en forma de doble cruz a lo largo de las
placas (18) cruzadas y por el conducto (21a) de lavado, que
discurre de forma circular a lo largo de la pared interna del
cilindro del cilindro (16), estando dispuestas en los conductos
(21a, 21b) de lavado toberas (15) de lavado, indicando las
aberturas de las toberas de lavado del conducto (21a) de lavado y
las aberturas de las toberas de lavado del conducto (21b) de lavado
hacia abajo y estando orientadas contra la pared del cilindro y las
placas (18) cruzadas, estando orientadas las toberas de lavado del
conducto (21a) de lavado con un ángulo de desde 0,5º hasta 5º con
respecto a la vertical hacia la pared del cilindro del cilindro
(16) y estando orientadas las toberas de lavado del conducto (21b)
de lavado con un ángulo de desde 0,5º hasta 5º con respecto a la
vertical hacia las placas (18) cruzadas, discurriendo el conducto
(21a) de lavado a través de las placas (18) cruzadas.
20. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los
conductos (21a, 21b) de lavado están unidos con un conducto (21) de
lavado dispuesto verticalmente en el interior del pilar.
21. Planta eólica marina según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el conducto
(21) de lavado puede conectarse a través de una brida (26) y un
tubo (51) flexible de lavado con una bomba externa para alimentar
agua presurizada.
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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