ES2319153B1 - Util y metodo de instalacion de un aerogenerador. - Google Patents
Util y metodo de instalacion de un aerogenerador. Download PDFInfo
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Abstract
Útil y método de instalación de un
aerogenerador.
La presente invención proporciona un método de
instalación de un aerogenerador (1) sin la necesidad de utilizar
grandes grúas, utilizando un soporte (8) con cuatro patas (9) en
cuya parte superior se sitúa un elemento de unión (10) a la torre
(5), un conjunto de poleas y dos uniones pivotantes. El montaje del
aerogenerador (1) se realiza en el suelo, y luego por medio de un
cabestrante que tira de un cable (11) conectado a unos medios de
fijación (6) en la torre (5) y que pasa por el conjunto de poleas
del soporte (8), se eleva el aerogenerador (1) hasta conectar la
torre (5) a las uniones pivotantes del soporte (8). Posteriormente,
por medio de otro cable y un cabestrante situado en la cimentación
(7) de la torre (5), se voltea el aerogenerador (1) hasta conectar
por un lado la base de la torre (5) con la cimentación (7) y por
otro, el aerogenerador (1) con el soporte (8).
Description
Útil y método de instalación de un
aerogenerador.
La presente invención se refiere en términos
generales a un método de montaje de un aerogenerador que evita la
utilización de grandes grúas, y a un soporte empleado en el
método.
Las torres utilizadas actualmente en
aerogeneradores con potencias comprendidas entre 850 Kw y 2 Mw,
tanto torres de celosía como torres tubulares o poligonales, se
erigen normalmente en secciones con una grúa y se ensamblan en
posición vertical, uniendo cada sección de la torre con la sección
adyacente mediante una conexión atornillada. La góndola y el rotor
se montan a continuación encima de la torre orientada verticalmente
utilizando grúas.
A medida que la altura de la torre se
incrementa, los costes de la instalación de aerogeneradores también
incrementan. Las grúas grandes que son necesarias suponen altos
costes de transporte y alquiler. Por otra parte, el tamaño de las
grúas grandes implica unos requerimientos espaciales en el lugar de
la instalación que pueden ser difíciles de cumplir.
La técnica anterior muestra varias propuestas
para erigir aerogeneradores sin usar grandes grúas como las
siguientes:
EP 1350953 describe un método de montaje de un
aerogenerador mediante una grúa especialmente diseñada para ello.
La grúa tiene una estructura central que se ancla provisionalmente
a cualquier altura de la torre y es capaz de moverse a lo largo de
la torre. El brazo de la grúa eleva el tramo a montar y a
continuación pivota sobre la estructura central para situarlo sobre
el tramo anterior. Después la grúa se eleva hasta el tramo recién
instalado, se fija provisionalmente y acomete la instalación del
tramo siguiente. De manera similar, la góndola es también situada
en lo alto de la torre del aerogenerador mediante dicho
procedimiento.
US 6782667 describe una torre construida con
secciones telescópicas y en la que la sección inferior tiene una
porción de borde conectada pivotablemente a la cimentación. Las
secciones de la torre se ensamblan en el lugar de la instalación de
manera anidada, cada una de ellas dentro de la sección adyacente
inferior. La góndola y el rotor se montan sobre la parte final
superior de la sección más alta de la torre y después de ello las
secciones anidadas de la torre se levantan hasta quedaren una
posición vertical. Después se asegura su conexión con la
cimentación, y se extienden las secciones telescópicas de la torre
para situar el aerogenerador en una posición vertical elevada.
US 2004/0045226 describe una torre dividida en
una sección superior con la góndola del aerogenerador y una sección
inferior con la base de la torre. Las secciones están articuladas
entre sí y la sección inferior está articulada a la base de la
torre. Una grúa telescópica se une a un punto de elevación de la
sección inferior. La grúa se extiende para elevar las secciones a la
posición vertical con la sección inferior apoyada sobre la base y
con la góndola del aerogenerador de la sección superior próxima al
suelo. El tren de potencia del aerogenerador se une a la góndola
usando una pequeña grúa en el suelo cuando la góndola de la sección
superior está próxima al nivel del suelo. La grúa telescópica se
une a otro punto de elevación de la sección superior para elevar
parcialmente la sección superior, que queda soportada en esa
posición. La grúa telescópica se resitúa y se vuelve a unir al
punto de elevación de la sección superior. La grúa telescópica se
extiende completamente para elevar la sección superior y el tren de
potencia del aerogenerador a la vertical encima de la sección
inferior.
CA 2418021 describe una torre que comprende una
pluralidad de secciones tubulares interconectadas pivotablemente y
un método de erección de la torre que no requiere el uso de una
grúa. La base de la torre se instala temporalmente de forma
articulada a la cimentación de la torre, y los tramos de la torre
se ensamblan al nivel del suelo en el lugar de la instalación,
interconectando las secciones adyacentes mediante uniones
articuladas. Se dispone un cabestrante en la cimentación de la
torre y se activa para tirar de unos cables unidos a las secciones
tubulares articuladas de la torre, levantándolas secuencialmente
usando en parte las fuerzas verticales en la superficie del suelo
que contrarrestan el peso de la torre en sus puntos de contacto con
el suelo.
La industria eólica demanda constantemente
torres de aerogeneradores que faciliten métodos de erección de
aerogeneradores sin usar grandes grúas y la presente invención está
dirigida a la satisfacción de esa demanda.
El objeto de la presente invención proporciona
un método de instalación de un aerogenerador sin la necesidad de
utilizar grandes grúas. El método comprende el montaje de la torre,
la góndola, el buje y las palas, y la posterior elevación y el
volteo del aerogenerador hasta su emplazamiento en posición
vertical.
Otro objeto de la presente invención es el
desarrollo de un útil para la elevación de la torre, el posterior
volteo del aerogenerador y finalmente el acoplamiento del útil a la
torre una vez instalada en posición vertical. El útil consiste en
un soporte de cuatro patas en cuya parte superior se sitúa un
elemento de unión a la torre, dos poleas y dos uniones pivotantes.
Alternativamente, la invención también contempla la desinstalación
del soporte una vez erigido el aerogenerador.
Adicionalmente el método y el soporte también se
utilizan en las labores de ensamblaje entre la torre y la góndola
del aerogenerador con ayuda de una grúa pequeña para levantar y
alinear los elementos.
Una de las ventajas de la presente invención es
la ausencia de grandes grúas y el ahorro económico que ello
conlleva. Esta ventaja es más acuciante cuando las condiciones
meteorológicas no permiten el montaje del aerogenerador y las grúas
permanecen paradas por un largo periodo de tiempo.
Otra ventaja que se deriva de la presente
invención es la reducción del precio de la torre, debido a que una
vez montado el aerogenerador y unido al soporte, las cargas
generadas en la estructura del aerogenerador se trasmiten
directamente al soporte y no se genera un momento flector en la base
de la torre. Por lo tanto, el soporte suministra una mayor
estabilidad a la estructura del aerogenerador y mejora su
comportamiento a fatiga, haciendo posible redimensionar la torre
para conseguir espesores de pared más finos y ahorrar en el
material de construcción.
Además el método de erección de aerogeneradores
simplifica el montaje del aerogenerador ya que ensambla sus partes
en el suelo. Al mismo tiempo, este hecho repercute en la
disminución del riesgo de accidentes en los operarios y reduce el
tiempo de montaje debido a que las inclemencias atmosféricas
perjudican las labores en menor medida que cuando los elementos del
aerogenerador se ensamblan en posición vertical.
Y otra ventaja de la presente invención es la
adaptabilidad del método para cualquier tipo de aerogenerador
(bipala o tripala), sea cual sea su tamaño, su estructura o el
número de tramos en que se subdivide la torre.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la siguiente descripción detallada de
una realización ilustrativa y no limitativa en relación con las
figuras que se acompañan.
La Figura 1a es una vista esquemática en planta
del soporte y de un aerogenerador ensamblado en el suelo según la
presente invención.
La Figura 1b es una vista esquemática en alzado
con el soporte y un aerogenerador ensamblado en el suelo según la
presente invención.
La Figura 2 es una vista esquemática en alzado
de un aerogenerador y del soporte durante el levantamiento de la
torre según el método de la presente invención.
La Figura 3 es una vista esquemática en alzado
del aerogenerador y del soporte durante el volteo de la torre según
el método de la presente invención.
La Figura 4 es una vista esquemática en alzado
del aerogenerador conectado al soporte una vez en posición
vertical
La Figura 5 es una vista esquemática en alzado
del aerogenerador y del soporte durante el ensamblaje de la torre y
de la góndola según una realización alternativa de la presente
invención
Un aerogenerador (1) convencional comprende una
torre (5) soportando una góndola (2) que a su vez tiene un rotor
con un buje (3) y una o más palas (4) conectado al eje principal, a
la multiplicadora y al generador que transforma el movimiento
rotacional en energía eléctrica.
El método de la presente invención emplea un
soporte (8) que se utiliza para erigir el aerogenerador (1), y que
luego se une a la torre (5) para reducir las cargas de la torre
durante el funcionamiento del aerogenerador. El soporte (8) está
compuesto por cuatro patas (9) que confluyen en un elemento de unión
(10) a la torre (5) situado en la parte superior. Según la
realización preferencial del método, el soporte (8) también
comprende al menos dos poleas desmontables no representadas que se
sitúan en extremos diametralmente opuestos del elemento de unión
(10) para elevar el aerogenerador (1), y dos uniones pivotantes
desmontables no representadas para fijar la torre (5) al soporte
(8) y voltear el aerogenerador, que se disponen debajo de las
poleas, preferentemente a la misma altura del suelo o mayor, que la
distancia (H) desde la base de la torre (5) a los medios de
fijación (6) en la torre (5). Según la realización preferencial,
las poleas y las uniones pivotantes desmontables no representadas,
se desinstalan una vez que se ha erigido la torre (5) y se ha unido
al soporte (8). En una realización alternativa de la presente
invención, se contempla también un soporte (8) desmontable que se
desinstala una vez erigida la torre (5).
La realización preferencial del método de la
presente invención se describe para el caso de una torre (5) de
aerogenerador cilíndrica subdividida en varios tramos. Cada tramo
de la torre (5) dispone de una brida en sus extremos que se
atornilla a la brida de los tramos contiguos. El extremo superior
de la torre (5) se une a la góndola (2) y el extremo inferior, se
fija a la cimentación (7) del aerogenerador. Según la presente
invención, una de las secciones de la torre (5) comprende dos
anclajes (6) situados en extremos diametralmente opuestos, que
encajan en las uniones pivotantes no representada del soporte (8) y
posibilitan el volteo de la torre (5). En una realización
preferencial no limitativa de la presente invención, los anclajes
(6) incluyen también un elemento de unión (10) a los cables (11) y
se disponen en la brida de un tramo intermedio de la torre (5),
pudiendo estar comprendidos en cualquier otra sección de la torre
(5), siempre y cuando se sitúen a la misma o menor distancia (H) de
la base de la torre, que los elementos de unión (10) del suelo.
Además, la presente invención también es aplicable a cualquier tipo
de torre (5) de aerogenerador (torre de celosía, poligonal, etc.),
adaptando el diseño del elemento de unión (10) y de las uniones
pivotantes del soporte, a la forma de la superficie exterior de la
torre (5).
En la realización preferencial, el elemento de
unión (10) a la torre (5) consiste en un anillo (10a, 10b) partido
en dos mitades. La primera mitad del anillo (10a) pertenece al
soporte (8), y la segunda mitad del anillo (10b) se instala cuando
la torre (5) está ya erigida, aprisionando y uniendo la torre (5) al
soporte (8). Consecuentemente el diámetro interior del anillo (10a,
10b) es igual al diámetro exterior de la torre (5) en la sección
donde se ensambla la torre (5) con el soporte (8), y el eje del
anillo (10a, 10b) está alineado con la cimentación (7) y coincide
con el eje de la torre (5) una vez se emplaza el aerogenerador (1)
en posición vertical.
Según la realización preferencial de la presente
invención, el método de montaje de un aerogenerador contempla en
primer lugar realizar la cimentación (7) del aerogenerador (1) en
el lugar donde se proyecta emplazar la torre (5).
A continuación se instala el soporte (8)
haciendo coincidir el centro del anillo (10a, 10b) con el eje de la
torre (5) una vez en posición vertical; es decir, se instala el
soporte (8) alineado con la cimentación (7) del aerogenerador (1).
En el caso de emplearse otro tipo de torres en vez de las torres
cilíndricas de la realización preferencial, el soporte (8) se
instala de tal forma que el elemento de unión (10) encaje con la
torre (5) en posición vertical.
Posteriormente, se transporta al lugar de
montaje el tramo de la torre (5) con medios de fijación (6) a los
cables de elevación (11) y al soporte (8), y por medio de una grúa
pequeña se dispone sobre dos calzos (13) de tal forma que los
medios de fijación (6) a los cables y al soporte (8) quedan
alineados con las poleas del soporte (8), con las uniones
pivotantes del soporte (8) y con la cimentación (7) del
aerogenerador (1). A continuación se ensamblan los tramos adyacentes
y se dejan descansar sobre un conjunto de calzos (13), hasta
completar el montaje de la torre (5). Luego se transporta la góndola
(2) y se ensambla al resto de la torre (5), dejándola reposar sobre
un vehículo portador (14), y por último, se instalan las palas (4)
del rotor. En la realización preferencial de la presente invención,
el aerogenerador (1) consta de dos palas (4) que se disponen
formando un ángulo recto respecto al eje de la torre (5) durante la
labores de levantamiento. En otra realización del método las palas
(4) son montadas junto con el resto de elementos del aerogenerador
(1) después de emplazar la torre (5) y la góndola (2) en posición
vertical.
Una vez ensamblado el aerogenerador (1), se
conecta la torre (5) con las poleas del soporte (8) y con un
cabestrante no representado preferentemente acoplado a la
cimentación (7) de la torre mediante un cable (11). Además se une
un extremo de otro cable (12) a la base de la torre (5), dejando
provisionalmente libre el otro extremo durante el proceso de
elevación de la torre (5). A continuación se accionando el
cabestrante y se eleva la torre (5), al tiempo que mueve libremente
el vehículo portador (14) de la góndola (2) a medida que bascula el
aerogenerador (1), hasta elevar los anclajes (6) de la torre (5) a
la altura de las uniones pivotantes del soporte (8) y realizar la
conexión entre la torre (5) y el soporte (8).
En otra realización alternativa para erigir un
aerogenerador tripala, a la par que se levanta la torre (5), se
eleva también la góndola (2) para evitar que las palas (4) de
aerogenerador (1) colisionen contra el suelo. La elevación de la
góndola (2) se realiza, bien por una grúa pequeña que tira del
extremo de la torre (5) a la par que el cabestrante tira del cable
(11), o bien por un conjunto de cables y poleas situadas en el
soporte (8) que sujetan la torre (5) desde varios puntos para
elevar de forma horizontal el conjunto del aerogenerador (1), hasta
unir los anclajes (6) de la torre a las uniones pivotantes del
soporte (8).
Durante todo el proceso de elevación, las palas
(4) permanecen en posición de bandera si prestar oposición al
viento, y el rotor del aerogenerador permanece bloqueado para evitar
el giro del buje (3).
En la realización preferencial de la invención,
el centro de gravedad del aerogenerador (1) se ubica entre los
anclajes (6) y la góndola (2). Por lo tanto la góndola (2) reposa
sobre un vehículo portador (14) que la permite pivotar y
desplazarse a medida que bascula el aerogenerador (1) cuando se
eleva la torre (5). Sin embargo, la invención también contempla el
caso en que el centro de gravedad se encuentre en el lado de la
base del aerogenerador, como por ejemplo cuando se erige la torre
(5) sin la góndola (2), en cuyo caso, el extremo de la base de la
torre (5) es la que reposa en un vehículo portador (14).
Una vez unidos los anclajes (6) de la torre a
las uniones pivotantes del soporte (8), se conecta el extremo libre
del cable (12) con un cabestrante situado en la cimentación (7) de
la torre, y se acciona el cabestrante para voltear la torre (5)
alrededor de las uniones pivotantes, hasta situarla en posición
vertical sobre la cimentación (7) del aerogenerador (1).
Para terminar se fija la torre (5) a la
cimentación (7), se une también al soporte (8) por medio de la
segunda mitad del anillo (10b), y se quitan los elementos
desmontables del soporte (8), los cables (11, 12), el cabestrante,
etc. En una realización alternativa, una vez se ha erigido la torre
(5), se desinstala el soporte (8) y por lo tanto no es necesario la
segunda mitad del anillo (10b).
Otra aplicación de la presente invención es la
utilización del soporte (8) para ensamblar la torre (5) con la
góndola (2). En este caos, se montan los tramos de la torre (5) tal
y como se ha explicado anteriormente y se dispone la góndola (2) en
un vehículo portador (14) alineada con el eje de la torre (5).
Luego se une la torre (5) a las poleas del soporte (8) y a un
cabestrante por medio de cables (11) y se conecta la base de la
torre (5) a una grúa pequeña. Se acciona el cabestrante para elevar
la torre (5), y paralelamente la grúa eleva la base de la torre (5)
para levantar horizontalmente la torre (5) hasta la altura de la
unión con la góndola (2). A continuación, se mueve la góndola (2)
por medio del vehículo portador (14) y se realiza el ensamblaje
entre ambos elementos. Una vez montado el aerogenerador (1), se
retira la grúa pequeña y se fija el extremo de un cable (12) a la
base del aerogenerador (1) dejando libre su otro extremo, y
posteriormente, se continúa con el proceso de elevación según el
método arriba explicado. En una realización alternativa, el centro
de gravedad de la torre (5) se ubicara en el lado de la punta de la
torre (5), de manera que el procedimiento es el mismo con la
salvedad de que la grúa levanta la torre (5) desde el extremo
opuesto al contemplado en la realización preferencial.
Claims (9)
1. Método de instalación de un aerogenerador
compuesto por una góndola (2), un buje (3), unas palas (4) y una
torre (5) con medios de fijación (6) cuya base se emplaza en una
cimentación (7), caracterizado porque comprende
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
- \bullet
-
\vtcortauna
\vskip1.000000\baselineskip
2. Método de instalación de un aerogenerador
según reivindicación 1 caracterizado porque la instalación
del soporte (8) se posiciona el centro del elemento de unión (10)
coincidente con el eje de la torre en posición vertical.
3. Método de instalación de un aerogenerador
según reivindicación 1 caracterizado porque la elevación de
la torre se realiza con al menos un cabestrante que tira de un
cable (11) conectado a los medios de fijación (6) de la torre (5) y
que pasa por el conjunto de poleas del soporte (8).
4. Método de instalación de un aerogenerador
según reivindicación 1 caracterizado porque en
aerogeneradores (1) con dos o menos palas (4), las palas (4) se
emplazan formando un ángulo igual o menor a 90º respecto a un eje
de la torre (5) y porque durante la elevación de la torre (5) uno
de los extremos del aerogenerador (1) se desplaza y pivota sobre un
vehículo portador (14).
5. Método de instalación de un aerogenerador
según reivindicación 1 caracterizado porque en
aerogeneradores (1) con más de dos palas (4) el conjunto del
aerogenerador (1) se eleva horizontalmente hasta que los medios de
fijación (6) de la torre (5) alcanzan las uniones pivotantes del
soporte (8).
6. Método de instalación de un aerogenerador
según reivindicación 1 caracterizado porque el volteo de la
torre (5) se realiza con un cabestrante que tira de un cable (12)
unido a la base del aerogenerador (1).
7. Útil de instalación de un aerogenerador
caracterizado porque comprende un soporte (8) con un
conjunto de patas (9), un elemento de unión (10) a la torre (5) del
aerogenerador (1), un conjunto de poleas, y unas uniones pivotantes
que se disponen debajo de las poleas en la vertical de la
cimentación (7) de la torre a una altura igual o mayor que la
distancia (H) entre la base de la torre (5) y los medios de fijación
(6) de la torre (5).
8. Útil de instalación de un aerogenerador según
reivindicación 7 caracterizado porque el elemento de unión
(10) consiste en un anillo subdividido en dos mitades (10a, 10b)
situado encima de las patas (9) y de las uniones pivotantes del
soporte (8), cuya segunda mitad (10b) se acopla a la primera mitad
(10a) y une la torre (5) al soporte (8) cuando el aerogenerador se
encuentra en posición vertical.
9. Útil de instalación de un aerogenerador según
reivindicación 7 caracterizado porque el conjunto de poleas
y las uniones pivotantes son desmontables y se retiran una vez
instalado el aerogenerador.
Priority Applications (2)
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| ES200702481A ES2319153B1 (es) | 2007-09-19 | 2007-09-19 | Util y metodo de instalacion de un aerogenerador. |
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- 2007-09-19 ES ES200702481A patent/ES2319153B1/es not_active Expired - Fee Related
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2008
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090504 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2319153B1 Country of ref document: ES |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20180912 |