ES2319709B1 - Estructura de soporte para dispositivos aerogeneradores. - Google Patents
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Abstract
Estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores, formada por una torre (1), compuesta por tres
patas (2), dispuestas radialmente y unidas en su parte superior que
se abren y distancian paulatinamente, curvándose a partir de la
cota que queda fuera del alcance de las palas, hasta la base,
presentando una sección en forma de sector de corona circular con
un ángulo de abertura de 120º; ejecutada con módulos (3)
prefabricados de hormigón de alta resistencia, con pretensado en
obra, con barras tipo "Macalloy®" o similar, barras de acero
pasivo y cercos perimetrales. Con arriostramiento (4) en forma de
cruces de San Andrés y horizontal (5) de perfiles L y un
arriostramiento horizontal (6) con perfiles HEB.
Description
Estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores.
La invención se refiere, tal como expresa el
enunciado de la presente memoria descriptiva, a una estructura de
soporte para dispositivos aerogeneradores.
Más concretamente, el objeto de la presente
invención consiste en una estructura, del tipo destinado a
configurarse como elemento de soporte para los dispositivos
aerogeneradores, especialmente los constituidos por un rotor que
mueve palas de grandes dimensiones ubicado en lo alto de dicho
soporte, y que generalmente se encuentran agrupados en campos
eólicos, la cual está ventajosamente constituida por una torre en
forma de trípode compuesta por módulos de hormigón prefabricado y
arriostrada mediante perfiles laminados HEB y en L, cuya
innovadora configuración estructural mejora notablemente el
comportamiento y resistencia de la misma en las condiciones más
desfavorables, aumentando su efectividad y prolongando su vida
útil.
El campo de aplicación de la presente invención
es el de la industria dedicada a la construcción de estructuras en
general, y en particular a la construcción de estructuras de
soporte para campos eólicos.
Como es sabido, el tipo de torre que aquí
concierne, utilizada para el soporte en su extremo superior del
dispositivo aerogenerador o molino de viento, es una estructura
que, por la altura que debe alcanzar y por el tipo de cargas que
debe soportar tanto en situación de parada pero especialmente en
situación de trabajo, debe presentar un alto nivel de
resistencia.
En la actualidad, y con referencia al estado
actual de la técnica, debe mencionarse que este tipo de torres
están generalmente constituidas por una estructura monoposte y
opaca, de configuración ligeramente troncocónica y cuya sección
transversal suele ser circular y de decrecimiento más o menos
constante o regular, es decir, son estructuras formadas por un
fuste metálico o de hormigón ejecutable "in situ" o por
varias piezas prefabricadas de sección decreciente, que se unen
entre sí de forma convencional.
Esta configuración, que presentan las torres
convencionales conocidas hasta hoy, hace que, por una parte
precisen un notable mayor volumen de hormigón para su construcción,
así como que presenten una manejabilidad más compleja debido a tu
tamaño y/o peso, presentando en consecuencia un aumento de costos
en material y transporte, y por otra parte presenten una
resistencia a las cargas que soportan que las hace más vulnerables
a posibles deterioros acortando la duración de su vida útil.
Cabe señalar, además, que por parte del
peticionario se desconoce la existencia ninguna torre de soporte
para dispositivos aerogeneradores que presente unas características
técnicas, estructurales y de configuración semejantes a las que
preconiza la presente invención, siendo su principal objetivo
solventar los inconvenientes anteriormente descritos que presentan
las torres existentes aplicables al mismo fin.
Así, la estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores que la invención propone, se configura por sí misma
como una evidente novedad dentro de su campo de aplicación ya que a
tenor de su aplicación se consigue de forma taxativa que sea más
ligera, ya que utiliza menor volumen de hormigón, y a la vez más
eficaz, ya que su especial configuración proporciona una menor
resistencia a las cargas que
soporta.
soporta.
De forma más concreta, la estructura de la
invención, consiste en una torre, de entre 80 a 120 metros,
preferentemente de unos 100 metros de altura, ejecutada, tal como
se ha mencionado, con módulos prefabricados, de hormigón de alta
resistencia, y arriostrada mediante perfiles laminados HEB y en L,
que adopta una configuración de trípode formado esencialmente a
partir de tres patas idénticas, de sección en forma de sector de
corona circular con un ángulo de abertura preferentemente de 120º,
que dispuestas radialmente y unidas en la parte superior de la
torre, se abren y distancian paulatinamente, curvándose a partir de
la cota que queda fuera del alcance de las palas, hasta la
base.
Con el fin de mejorar la calidad en servicio de
la estructura y hacer frente a las fuertes tracciones que se
desarrollan en ella bajo las combinaciones de carga más
desfavorables, se ha previsto un pretensado para los módulos
prefabricados, utilizando la técnica de postesado en obra, con
barras tipo "Macalloy®" o similar, para unir dichas piezas
prefabricadas, dotándola así del monolitismo necesarios y de la
rigidez suficiente para asegurar un óptimo comportamiento en
servicio.
Además del acero activo dispuesto para evitar
la fisuración de la pieza, por razones de diseño de la sección en
rotura, se utilizan barras de acero pasivo que se han dispuesto
para proporcionar a la pieza la capacidad de absorber tracciones
que no tiene en agotamiento el propio hormigón, así como cerco
perimetrales para hacer frente a las cargas cortantes y de
torsión.
Paralelamente, la torre dispone, desde los
primeros niveles, de un arriostramiento en forma de cruces de San
Andrés y otro horizontal para atar las piezas prefabricadas,
configuradas a partir de perfiles laminados en L y embebidas en el
hormigón y cuya misión es evitar el desplazamiento relativo de los
módulos prefabricados en puntos de la misma cota y la distorsión
angular transversal de la estructura, así como un el
arriostramiento horizontal con perfiles HEB, que tiene la finalidad
de atar los módulos dos a dos y aumentar la rigidez global de la
estructura, mejorando su respuesta dinámica y capacidad de
deformación de la misma.
Por último, cabe señalar que, lógicamente, la
torre cede las cargas al terreno a través de una cimentación,
recomendándose que preferentemente sea cuadrada de tipo superficial,
pudiendo, dadas las condiciones de apertura de la base de la
estructura, estar constituida por tres zapatas de menor dimensión y
arriostradas convenientemente para evitar los asientos
diferenciales, o, en terrenos rocosos y competentes en los que se
debe recurrir a métodos de excavación más agresivos, optarse por el
anclaje de los tres miembros de apoyo en el terreno y evitar la
excavación.
Con ello se consigue que, en alzado, el
especial diseño de la geometría de la torre de la invención,
permita ventajosamente:
- Por una parte dotar a la estructura de una
permeabilidad y transparencia a la vista que no logran otras
torres, lo cual además permite así mismo reducir el volumen de
hormigón necesario para alcanzar la altura que presenta.
- Por otra parte, reducir la verticalidad de
los módulos que se hallan fuera del radio de acción de las palas
del rotor, mejorando el comportamiento dinámico de la estructura y
reduciendo los movimientos en cabeza de la torre cuando las
acciones del viento actúan en condiciones pésimas. Ello hace que el
perfil de la torre en altura no conserve el ángulo respecto a la
vertical y haya discontinuidades en las juntas de unión entre
módulos, siendo por tanto su longitud óptima y aconsejable de unos
20 metros.
- Y por último, reducir el área de exposición
al viento o a la acción de las corrientes marinas y del oleaje
sobre el fuste, si procede.
En planta, y según las anteriormente
mencionadas medidas de entre 80 a 120 metros, preferentemente de 100
metros de altura que alcanza la torre, el diseño descrito presenta
un diámetro de 14 metros en la base y de 3 metros en la coronación,
y permite ventajosamente:
- Evitar grandes deformaciones en la coronación
de la torre, provocadas por las necesidades de inercia que demandan
las acciones del viento sobre las palas del rotor a pleno
rendimiento y sobre el fuste.
- Aumentar la rigidez estructural para que la
frecuencia propia de la vibración de la estructura esté comprendida
en un rango catalogado como seguro para el correcto funcionamiento
del conjunto torre-aerogenerador frente a acciones
dinámicas.
- Soportar, en los módulos prefabricados, las
grandes tensiones que aparecen, tanto de compresión como de
tracción, motivadas por las fuertes cargas del viento, las cuales
se reducen de forma importante al ganar diámetro transversalmente a
medida que se pierde cota, lo cual, lógicamente, sólo es posible
fuera del radio de acción de las palas.
Finalmente, en cuando a la sección que presenta
cada una de las patas que conforma el trípode de la torre, que como
se ha mencionado es de forma de sector de corona circular, con un
ángulo de abertura de 120º, se consigue:
- Disponer de suficiente inercia en las dos
direcciones del plano de la sección para absorber esfuerzos de
flexión en cualquier eje. La flexión alrededor del eje vertical de
la torre, debido a la acción pésima del viento, es
considerablemente mayor que en el eje horizontal, por lo que el
diseño de su sección presenta una inercia cuatro veces superior que
la correspondiente a su eje ortogonal.
- Tener suficiente área de hormigón para
soportar la fuerte carga de pretensado necesaria para evitar la
fisuración de las piezas en las situaciones de servicio más
desfavorables, cuando la pieza está trabajando combinadamente bajo
los esfuerzos de tracción y flexión, siendo capaz de soportar la
misma acción cuando el viento sopla en sentido contrario.
- Ofrecer poca resistencia a la acción del
viento, reduciendo su acción sobre todo el fuste.
La nueva estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores representa, por consiguiente, una invención
innovadora de características estructurales y constitutivas
desconocidas hasta ahora para tal fin, razones que unidas a su
utilidad práctica, la dotan de fundamento suficiente para obtener
el privilegio de exclusividad que se solicita.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, de un juego de
planos, en los que con carácter ilustrativo y no limitativo se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1.- Muestra una vista en
perspectiva de la estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores objeto de la invención en la que se aprecian las
principales partes y elementos que comprende, así como su
configuración y disposición.
Las figuras número 2 y 3.- Muestran respectivas
vistas en alzado y planta de la estructura de la invención.
La figura número 4.- Muestra una vista en
sección según un corte transversal de una de las patas que
conforman la torre.
A la vista de las mencionadas figuras, y de
acuerdo con la numeración adoptada, se puede observar en ellas un
ejemplo de realización preferente de la estructura de soporte para
dispositivos aerogeneradores, la cual comprende las partes que se
indican y describen en detalle a continuación.
Así, tal como se aprecia en dichas figuras, la
estructura en cuestión está esencialmente constituida a partir de
una torre (1), de entre 80 a 120 metros, preferentemente de unos
100 metros de altura, que adopta una configuración de trípode,
estando compuesta por tres patas (2) idénticas que, dispuestas
radialmente y unidas en la parte superior de la torre, se abren y
distancian paulatinamente, curvándose a partir de la cota que queda
fuera del alcance de las palas, hasta la base, tal como se aprecia
en las figuras 2 y 3, y cuya sección transversal adopta una forma
de sector de corona circular con un ángulo de abertura de 120º, tal
coma se acrecía en la figura 4.
Cada una de dichas patas, está ejecutada con
módulos (3) prefabricados de hormigón de alta resistencia, estando
previsto un pretensado para los mismos utilizando la técnica de
postesado en obra, con barras tipo "Macalloy®" o similar, para
unir dichas piezas prefabricadas, dotándolas así del monolitismo
necesarios y de la rigidez suficiente para asegurar un óptimo
comportamiento de la torre (1) en servicio, utilizando además
barras de acero pasivo que se han dispuesto para proporcionar a la
pieza o módulo (3) la capacidad de absorber tracciones que no tiene
en agotamiento el propio hormigón, así como cercos perimetrales
para hacer frente a las cargas cortantes y de torsión.
Paralelamente, tal como se aprecia en la figura
1, la torre (1) dispone, desde los primeros niveles, de un
arriostramiento (4) en forma de cruces de San Andrés y otro
horizontal (5) para atar las piezas prefabricadas, configuradas a
partir de perfiles laminados en L y embebidas en el hormigón para
evitar el desplazamiento relativo de los módulos prefabricados (3)
de cada pata (2) en puntos de la misma cota y la distorsión angular
transversal de la estructura.
A la vez, la torre presenta un arriostramiento
horizontal (6) con perfiles HEB, que tiene la finalidad de atar los
módulos (3) dos a dos y aumentando la rigidez global de la torre
(1), y mejorando su respuesta dinámica y capacidad de deformación
de la misma.
Por último, la torre (1) dispondrá de una
cimentación, recomendándose que preferentemente sea cuadrada de
tipo superficial, pudiendo, dadas las condiciones de apertura de la
base de la estructura, estar constituida por tres zapatas de menor
dimensión y arriostradas convenientemente para evitar los asientos
diferenciales, o, en terrenos rocosos y competentes en los que se
debe recurrir a métodos de excavación más agresivos, optarse por el
anclaje de los tres miembros de apoyo en el terreno y evitar la
excavación (no representada por ser convencional).
Descrita suficientemente la naturaleza de la
presente invención, así como la manera de ponerla en práctica, no
se considera necesario hacer más amplia su explicación para que
cualquier experto en la materia comprenda su alcance y las ventajas
que de ella se derivan, haciendo constar que, dentro de su
esencialidad, podrá ser llevada a la práctica en otras formas de
realización que difieran en detalle de la indicada a título de
ejemplo, y a las cuales alcanzará igualmente la protección que se
recaba siempre que no se altere, cambie o modifique su principio
fundamental.
Claims (4)
1. Estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores, del tipo destinado a configurarse como elemento de
soporte para los dispositivos aerogeneradores, especialmente los
constituidos por un rotor que mueve palas de grandes dimensiones
ubicado en lo alto de dicho soporte, y que generalmente se
encuentran agrupados en campos eólicos, caracterizado por el
hecho de comprender una torre (1), de entre 80 a 120 metros,
preferentemente de unos 100 metros de altura, que adopta una
configuración de trípode, estando compuesta por tres patas (2)
idénticas que, dispuestas radialmente y unidas en su parte
superior, se abren y distancian paulatinamente, curvándose a
partir de la cota que queda fuera del alcance de las palas, hasta
la base, presentando una sección en forma de sector de corona
circular con un ángulo de abertura de 120º.
2. Estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores, según la reivindicación 1, caracterizada
por el hecho de que cada una de las patas (2) que conforman la
torre (1), está ejecutada con módulos (3) prefabricados de hormigón
de alta resistencia, estando previsto un pretensado para los
mismos utilizando la técnica de postesado en obra, con barras tipo
"Macalloy®" o similar, para unir dichas piezas prefabricadas,
y utilizando además barras de acero pasivo que se han dispuesto
para proporcionar a la pieza o módulo (3) la capacidad de absorber
tracciones que no tiene en agotamiento el propio hormigón, así como
cercos perimetrales para hacer frente a las cargas cortantes y de
torsión.
3. Estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores, según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizada por el hecho de que, la torre (1) dispone,
desde los primeros niveles, de un arriostramiento (4) en forma de
cruces de San Andrés y otro horizontal (5) para atar las piezas
prefabricadas (3), configuradas a partir de perfiles laminados en L
y embebidas en el hormigón para evitar el desplazamiento relativo
de los módulos prefabricados (3) de cada pata (2) en puntos de la
misma cota y la distorsión angular transversal de la
estructura.
4. Estructura de soporte para dispositivos
aerogeneradores, según las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizada por el hecho de que la torre (1) presenta
además un arriostramiento horizontal (6) con perfiles HEB, que
tiene la finalidad de atar los módulos (3) dos a dos.
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090511 Kind code of ref document: A1 |
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Ref document number: 2319709B1 Country of ref document: ES |