ES2347439T3 - Parte de torre para una turbina eolica, procedimiento para fabricar una parte de torre y utilizaciones de la misma. - Google Patents
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Abstract
Parte de torre (6) para una turbina eólica (1) que comprende por lo menos un segmento de pared (9) y por lo menos un segmento de abertura (10) que incluye por lo menos una abertura (7) estando conectados dicho segmento de pared (9) y dicho segmento de abertura (10) por medios de conexión, siendo dicho segmento de abertura (10) de un grosor sustancialmente uniforme y siendo más grueso que el grosor de dicho segmento de pared (9), en la que dicho por lo menos un segmento de pared (9) está formado como inferior a un anillo de 360º completo, caracterizada porque dicho por lo menos un segmento de pared (9) y por lo menos un segmento de abertura (10) forman segmentos de un anillo y cuando se conectan por dichos medios de conexión constituyen un anillo de 360º completo.
Description
Parte de torre para una turbina eólica,
procedimiento para fabricar una parte de torre y utilizaciones de la
misma.
La invención se refiere a una parte de torre
para una turbina eólica tal como se especifica en el preámbulo de
la reivindicación 1, a un sistema de cubierta de abertura tal como
se especifica en el preámbulo de la reivindicación 24, a un
procedimiento para fabricar una parte de torre y a las utilizaciones
de la misma.
Una turbina eólica conocida en la técnica
comprende normalmente una torre de turbina eólica y una góndola de
turbina eólica colocada en la parte superior de la torre. Un rotor
de turbina eólica, que comprende tres palas de turbina eólica, está
conectado a la góndola a través de un árbol de baja velocidad, que
se extiende desde la parte anterior de la góndola tal como se
ilustra en la figura 1.
La torre de turbina eólica comprende normalmente
una serie de partes de torre redondas montadas unas sobre otras, en
la que cada parte de torre está realizada en una placa de acero
laminada para obtener una forma circular y soldada para constituir
un anillo cerrado. Las partes de torre se ensamblan mediante
soldadura para obtener secciones transportables en la planta de
fabricación para turbinas eólicas. Cuando las diferentes secciones,
que constituyen la torre de turbina eólica, se han transportado al
lugar en el que va a levantarse la torre, las secciones se conectan
mediante empalmes de bridas.
Para acceder a la góndola en la parte superior
de la torre de turbina eólica de la turbina eólica completamente
montada, la torre está provista habitualmente de una escalera en el
interior de la torre, y una parte de torre próxima a o en la parte
inferior de la torre está provista de una abertura para permitir el
acceso al interior de la torre, y una puerta para cubrir y sellar
esta abertura. Esta parte de torre u otros anillos en la torre
también pueden estar provistos de aberturas para, por ejemplo,
cables, lámparas u otros elementos. Una abertura se realiza
habitualmente mediante corte con soplete de un orificio en la parte
de torre.
Una abertura de puerta comprende un marco de
puerta grueso soldado al borde en el interior de la abertura, para
compensar en cierta medida la pérdida de resistencia en la parte de
torre provocada por el orificio. Pero como la soldadura reduce el
límite de fatiga de las partes de torre y, por tanto, su
resistencia, la parte de torre para alojar una puerta también se
realiza de una placa más gruesa de lo que sería necesario para
realizar una parte de torre similar sustancialmente de la misma
resistencia sin una abertura de puerta. Como el anillo presenta un
grosor uniforme, la mayor parte del anillo es más gruesa de lo
necesario.
Además en las turbinas eólicas conocidas en la
técnica la mayor parte del equipo unido a la parte de torre tal
como bisagras de puertas, cubiertas para orificios de ventilación,
luces de advertencia para aviones, medios de fijación de cables y
otros está unida normalmente mediante soldadura. Esto reduce el
límite de fatiga de las partes de torre y para compensar esta
pérdida de resistencia se demandan placas incluso más gruesas y/o
marcos de puerta más grandes.
Por consiguiente, la parte de torre conocida con
abertura presenta el problema de que es muy pesada y complicada y,
por tanto, de fabricación cara.
A partir del documento WO 2004/083633 se conoce
asimismo la subdivisión de un anillo de torre en segmentos para
reducir la anchura y/o altura del anillo de torre durante el
transporte.
Una manera de proporcionar una parte de torre
similar con una abertura de puerta se da a conocer en la solicitud
de patente internacional WO-A 03/036085. En este
caso un marco de puerta fundido se suelda en una abertura de puerta
de una torre convencional de turbina eólica. Cualquier conexión en
el marco de puerta tal como bisagras de puertas y cierres puede
fundirse con el marco de puerta. Puesto que el hierro fundido es más
frágil que el acero en el que está realizada la torre de turbina
eólica, el marco de puerta de hierro fundido tiene que ser
considerablemente más pesado que si estuviera realizado en el mismo
acero que el resto de la torre. Otra parte de torre según el estado
de la técnica se da a conocer en el documento WO 2004/067959.
Además una fundición es considerablemente más
cara que un laminador. El equipo para realizar un marco de puerta
de hierro fundido de este tipo sería considerablemente más caro de
comprar y usar que el equipo para laminar las partes de torre.
En comparación con la laminación, la fundición
requiere un conocimiento mucho más especializado tanto para el
diseño de las partes de hierro fundido como para su fabricación,
mientras que la laminación es un proceso utilizado más
habitualmente y más sencillo. La técnica de soldadura requerida para
conectar hierro fundido y una placa de acero regular también es muy
exigente.
Por consiguiente, la solución dada a conocer en
la solicitud de patente internacional WO-A 03/036085
también presenta el problema de que es muy pesada y complicada y
por tanto, de fabricación cara.
Además, el peso de las partes de torre de
turbina eólica es un problema significativo y en aumento, tanto en
cuanto al manejo como en cuanto al transporte.
Un objetivo de la presente invención consiste en
minimizar el uso de material en una parte de torre de turbina
eólica con abertura tal como una abertura de puerta.
Otro objetivo de la presente invención consiste
en simplificar la manera en que se fabrica la parte de torre de
turbina eólica con abertura para reducir los costes de
producción.
Otro objetivo adicional de la invención consiste
en encontrar una manera de cubrir las aberturas en las partes de
torre sin reducir el límite de fatiga de las partes de torre.
La invención proporciona una parte de torre para
una turbina eólica que comprende por lo menos un segmento de pared
y por lo menos un segmento de abertura que incluye por lo menos una
abertura. El segmento de pared y el segmento de abertura están
conectados por medios de conexión. La parte de torre se caracteriza
porque el segmento de abertura es de un grosor sustancialmente
uniforme y es más grueso que el grosor del segmento de pared, y en
la que dicho por lo menos un segmento de pared está formado como
menos de un anillo de 360º completo y en la que dicho por lo menos
un segmento de pared y por lo menos un segmento de abertura forman
segmentos de un anillo y cuando se conectan por dichos medios de
conexión constituyen un anillo de 360º completo.
Realizando el segmento de abertura de un grosor
sustancialmente uniforme, puede realizarse a partir de una placa de
acero ordinaria. En la calidad normalmente utilizada para realizar
las partes de torre, las placas de acero son relativamente
económicas de comprar y relativamente sencillas de mecanizar,
laminar y soldar.
Realizando el segmento de abertura más grueso
que el segmento de pared, se proporciona resistencia a la sección
de la parte de torre en la que es necesario. En este caso, el
segmento de pared puede presentar el mismo grosor que si
constituyera una parte de torre completa sin abertura, lo que
contribuye considerablemente a minimizar el consumo de material y
de este modo, el peso de la parte de torre.
Tanto el segmento de abertura como el segmento
de pared pueden realizarse a partir de placas laminadas lo que
reduce los costes de producción, porque ambos segmentos pueden
conformarse mediante el mismo procedimiento de producción, lo que
reduce las inversiones en el equipo de producción. Mediante
laminación el segmento de abertura puede realizarse en acero de la
misma calidad que el segmento de pared. Esto dota a los empalmes
entre el segmento de abertura y el segmento de pared
considerablemente de más resistencia, que si el segmento de
abertura estuviera realizado, por ejemplo, en hierro fundido, cuando
se unen mediante soldadura.
Debe apreciarse que el término "abertura"
se refiere a cualquier tipo de orificio tal como, por ejemplo, un
orificio, hueco, hendidura o muesca de cualquier forma.
Además debe apreciarse que el término
"segmento" se refiere a una parte angular cortada a partir de
una figura geométrica, tal como la figura geométrica de una parte
de torre redonda.
Debe apreciarse aún adicionalmente que el
término "grosor" se refiere a la extensión radial de los
segmentos, por ejemplo, en una parte de torre redonda.
En un aspecto de la invención, tanto el segmento
de abertura como el segmento de pared están realizados en placas de
acero. El acero es un material resistente, rígido y relativamente
económico con una buena calidad de laminación, mecanizado y
soldadura, lo que hace que sea el material preferido para realizar
los segmentos de parte de torre y las partes de torre en torres
para turbinas eólicas modernas. Además, el acero presenta una buena
calidad magnética lo que hace posible unir accesorios tales como,
por ejemplo, escaleras, puertas, bisagras y lámparas a las partes
de torre mediante imanes.
En un aspecto de la invención, el segmento de
pared y los segmentos de abertura se conectan mediante soldadura.
De este modo, es posible realizar un empalme resistente y rígido
entre los mismos, y al mismo tiempo mantener mínimo el consumo de
material.
En un aspecto de la invención, la parte de torre
es sustancialmente redonda. Realizando la parte de torre redonda,
según la invención se utiliza un mínimo de material. La presión del
viento sobre las palas de turbina eólica crea un momento flector
considerable, que la torre de turbina eólica debe resistir. Puesto
que la góndola puede girar en cualquier dirección para estar
siempre enfrentada con el viento, la torre tiene que resistir
momentos flectores desde todos los lados. En vista de esto una torre
redonda es el diseño preferido en las torres de turbina eólica
modernas.
Debe indicarse que el término "redonda" no
limita en ningún modo la parte de torre a ser cilíndrica. La
invención se refiere a partes de torre que pueden ser tanto
cilíndricas como de una forma de diámetro no constante en la
dirección vertical tal como, por ejemplo, cónicas.
En un aspecto de la invención, el segmento de
abertura presenta cuatro lados, lo que permite realizar el segmento
de abertura de una placa ordinaria, preferentemente una placa de
acero, que además permite un proceso de fabricación relativamente
sencillo tanto del segmento de abertura como y del segmento de
pared.
Sin embargo debe indicarse que esto no limita el
segmento de abertura a presentar una forma cuadrada o rectangular.
Si la torre y, de este modo, la parte de torre es cónica, el
segmento de abertura también podría presentar una forma
sustancialmente cónica porque el segmento de abertura podría ser más
ancho en la parte inferior que en la parte superior. O para
minimizar el uso de material podría ser ventajoso realizar los lados
del segmento de abertura no lineales, por ejemplo, con esquinas
redondeadas siguiendo la forma de la abertura realizando los lados,
por ejemplo, redondos o conformados como parte de una elipse.
En un aspecto de la invención, el segmento de
abertura constituye entre 5º y 180º, preferentemente 30º y 100º y
todavía más preferentemente 40º y 80º de la parte de torre de 360º
completa. De este modo se obtiene una relación ventajosa entre
resistencia y peso de una parte de torre que comprende el segmento
de abertura y el segmento de pared.
En un aspecto de la invención, dicho por lo
menos un segmento de abertura presenta una anchura que es entre el
10% y el 500%, preferentemente el 50% y el 300% y todavía más
preferentemente el 100% y el 200% más grande que la anchura total
de dicha por lo menos una abertura vista en una sección transversal
horizontal del segmento de abertura en el que dicha por lo menos
una abertura presenta su máxima anchura.
Con los intervalos de anchura de un segmento de
abertura es posible obtener un uso eficaz de material en la parte
de torre con una compensación de la pérdida de resistencia provocada
por la abertura. Además, la distancia entre la abertura y las
conexiones al segmento de pared son suficientes para evitar líneas
de fuerza significativas a través de las conexiones.
El término "horizontal" se refiere a un
segmento de abertura en una parte de torre montada en una torre de
turbina eólica levantada.
En un aspecto de la invención, el segmento de
pared presenta un diámetro externo de entre 1 metro y 10 metros,
preferentemente 2 metros y 6 metros y todavía más preferentemente 3
metros y 5 metros. El diámetro externo del segmento de pared tiene
que corresponder con el diámetro externo de las partes de torre por
encima o por debajo de dicho segmento de pared, para realizar una
torre de turbina eólica resistente y rígida. Con un peso de góndola
dado, una altura dada de turbina eólica y un momento flector máximo
dado en la torre, hay principalmente dos factores que pueden
ajustarse en la construcción de una torre de turbina eólica
tradicional; concretamente el diámetro de la torre y el grosor de
las partes de torre. El diseño preferido de la torre se encuentra
ajustando estos dos factores para obtener la torre más resistente
con un uso mínimo de material.
En un aspecto de la invención, por lo menos dos
bordes en dicho segmento de abertura están afilados. Afilando los
bordes es posible realizar un empalme liso entre el segmento de
abertura y el segmento de pared y a las partes de torre por encima
y por debajo del segmento de abertura. Se prefiere un empalme liso
porque no deja bordes para, por ejemplo, la acumulación de agua,
nieve o suciedad y permite una unión ventajosa con respecto a la
tensión entre los diferentes grosores de material. Sin embargo, debe
indicarse que el afilado no tiene que ser necesariamente lineal.
Para optimizar la distribución de esfuerzos en el empalme entre los
diferentes grosores de material, podría ser ventajoso realizar el
afilado no lineal o parcialmente no lineal.
En un aspecto de la invención, por lo menos dos
bordes opuestos tanto en el lado cóncavo como en el convexo de
dicho segmento de abertura están afilados, por ejemplo,
sustancialmente hasta un grosor de dicho segmento de pared.
Afilando los bordes tanto en el interior como en el exterior de la
torre, es posible realizar un empalme liso entre el segmento de
abertura y el segmento de pared y a las partes de torre por encima y
por debajo del segmento de abertura, tanto en el interior como en
el exterior de la torre. Esto también permite costuras de soldadura
sustancialmente idénticas en el interior y en el exterior de la
conexión de segmento, lo que proporciona a la parte de torre una
tensión interna muy reducida provocada por la soldadura.
En un aspecto de la invención, los cuatro bordes
tanto en el lado cóncavo como en el convexo de dicho segmento de
abertura están afilados.
En un aspecto de la invención, el diámetro
primitivo del segmento de abertura es sustancialmente igual que el
diámetro primitivo del segmento de pared.
El término "diámetro primitivo" debe
interpretarse como el diámetro del círculo que pasa a través del
centro de un segmento visto en una vista superior o inferior, y con
centro se hace referencia al punto en el que la distancia radial
respecto al interior y al exterior, de la placa laminada de la que
está hecho el segmento, es igual.
Al "centrar" el segmento de abertura en el
segmento de pared, es relativamente sencillo fabricar y ensamblar
el segmento de abertura y de pared, porque el segmento de abertura
puede afilarse de la misma manera en el interior y el exterior, y
porque es sencillo determinar la posición correcta del segmento de
abertura en relación con el segmento de pared durante el
ensamblaje.
En un aspecto de la invención, el diámetro
primitivo del segmento de abertura es menor que el diámetro
primitivo del segmento de pared.
Haciendo el diámetro primitivo del segmento de
la abertura menor que el diámetro primitivo del segmento de pared,
el segmento de abertura se sitúa un poco dentro de la parte de
torre. Esto es ventajoso porque permite una distribución uniforme
de las fuerzas de tensión entre el interior y el exterior de la
parte de torre.
En un aspecto de la invención, el segmento de
pared presenta un grosor de entre 5 milímetros y 120 milímetros,
preferentemente 15 milímetros y 90 milímetros y todavía más
preferentemente 20 milímetros y 70 milímetros.
El diseño preferido de la torre y de este modo
del segmento de pared se encuentra en una relación entre el grosor
de pared de los segmentos y el diámetro de la torre para obtener la
torre más resistente con un uso mínimo de material. Con los
intervalos de grosor de un segmento de pared es posible obtener un
uso eficaz de material en la parte de to-
rre.
rre.
En un aspecto de la invención, el segmento de
abertura es entre el 10% y el 500%, preferentemente el 50% y el
250% y todavía más preferentemente el 80% y el 180% más grueso que
el grosor del segmento de pared. Mediante este intervalo de grosor
del segmento de abertura se alcanza una relación ventajosa entre el
grosor de segmento de abertura y su resistencia.
En un aspecto de la invención, la altura del
segmento de pared está entre 1 metro y 10 metros, preferentemente
1,5 metros y 5 metros y todavía más preferentemente 2 metros y 4
metros. Este intervalo de altura proporciona una relación ventajosa
entre la altura de segmento de pared, la capacidad de manejarla y el
coste de su producción.
En un aspecto de la invención, el segmento de
abertura presenta sustancialmente la misma altura que el segmento
de pared. De este modo tanto la fabricación como el proceso de unir
los diferentes segmentos se hacen sencillos.
En un aspecto de la invención, dicha por lo
menos una abertura en dicho por lo menos un segmento de abertura se
realiza mediante corte con soplete. El corte con soplete es un
proceso económico, rápido y relativamente sencillo para realizar
una abertura en una placa, preferentemente una placa de acero, lo
que normalmente hace que el corte con soplete sea el procedimiento
preferido para cortar placas de acero relativamente gruesas.
Debe apreciarse que el término "soplete" se
refiere a cualquier tipo de elemento de corte por plasma, elemento
de corte por láser o soplete.
En un aspecto de la invención, dicha por lo
menos una abertura en dicho por lo menos un segmento de abertura es
una abertura de puerta. Especialmente se prefiere evitar un
debilitamiento alrededor de la abertura puesto que aquí se
concentran las líneas de fuerza.
En un aspecto de la invención, dicha abertura de
puerta presenta una forma sustancialmente ovalada con lados
verticales paralelos y extremos redondos en la dirección
longitudinal. En las torres de turbina eólica modernas, éste es un
diseño de abertura de puerta preferido porque minimiza el riesgo de
concentraciones de esfuerzos peligrosas, y de este modo permite un
uso mínimo de material.
En un aspecto de la invención, se confiere a
dicho por lo menos un segmento de abertura y/o a dicho por lo menos
un segmento de pared una forma sustancialmente circular mediante
laminación, siendo la laminación el procedimiento preferido para
proporcionar placas de trabajo y especialmente placas de acero con
una forma circular.
En un aspecto de la invención, la parte de torre
es un anillo de torre. Haciendo la parte de torre como un anillo de
torre único la parte de torre se vuelve de fabricación sencilla.
En un aspecto de la invención, la parte de torre
comprende un sistema de cubierta de abertura para cubrir por lo
menos una abertura en una parte de torre para una turbina eólica,
comprendiendo dicho sistema una o más placas de cubierta y uno o
más medios de unión para unir dicho sistema a dicha parte de torre,
en la que dichos medios de unión no afectan al límite de fatiga de
dicha parte de torre.
Las líneas de fuerza se concentran alrededor de
las aberturas y mediante la unión de cubiertas, por ejemplo,
mediante soldadura, la parte de torre se debilita donde se requiere
particularmente resistencia. Este problema se soluciona uniendo la
cubierta de abertura de una manera que no afecta al límite de fatiga
y de este modo a la resistencia de la parte de torre. Los imanes
y/o adhesivos son un procedimiento relativamente sencillo, fiable y
económico de unir accesorios tales como cubiertas de abertura a la
parte de torre.
En un aspecto de la invención, dicho sistema de
cubierta de abertura es una puerta con bisagras unidas a dicha
parte de torre mediante magnetismo. El problema de cubrir las
aberturas sin reducir el límite de fatiga de las partes de torre,
es particularmente pronunciado cuando la abertura es una abertura de
puerta, porque la abertura de puerta es a menudo la abertura más
grande en una torre y la puerta está situada habitualmente en la
parte inferior de la torre en la que la concentración de esfuerzos
es máxima. El efecto de usar el sistema de cubierta de abertura
para conectar una puerta a la parte de torre mediante bisagras
magnéticas es por tanto particularmente pronunciado. Conectando las
bisagras de la puerta al segmento de abertura mediante magnetismo,
no se debilita el segmento por la tensión interna, como sería el
caso, por ejemplo, con la soldadura.
La invención proporciona además un procedimiento
para fabricar una parte de torre de turbina eólica según las etapas
definidas en la reivindicación 25 que comprende por lo menos un
segmento de abertura y por lo menos un segmento de pared,
comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes, establecer
dicho por lo menos un segmento de pared como menos de un anillo de
360º completo, establecer una abertura en dicho segmento de
abertura, fijar uno de dichos segmentos en una unidad de fijación,
mover el otro segmento a una posición próxima al segmento en dicha
unidad de fijación y conectar los segmentos por medios de conexión.
Mediante este procedimiento se consigue un procedimiento ventajoso
para fabricar la parte de torre con abertura.
El uso de una unidad de fijación para fijar o
bien el segmento de pared o bien el segmento de abertura y a
continuación colocar el otro segmento en una posición en la que
puede unirse con el segmento fijado, proporciona un procedimiento
relativamente sencillo para estabilizar los segmentos durante la
conexión, lo que permite circunstancias ventajosas para hacer que
la conexión entre los segmentos sea de buena calidad, especialmente
si la conexión se realiza mediante soldadura.
En un aspecto de la invención, un procedimiento
para fabricar una parte de torre de turbina eólica incluye la
conexión de por lo menos un segmento de pared de un grosor dado y
por lo menos un segmento de abertura de un grosor sustancialmente
uniforme y que es más grueso que el grosor de dicho segmento de
pared. De este modo se consigue una forma de realización ventajosa
de la invención.
Un aspecto de la invención proporciona un
procedimiento para fabricar una parte de torre de turbina eólica,
en el que dicho por lo menos un segmento de abertura y dicho por lo
menos un segmento de pared se realizan mediante laminación.
Un aspecto de la invención proporciona un
procedimiento para fabricar una parte de torre de turbina eólica,
en el que por lo menos dos bordes en dicho segmento de abertura
están afilados.
Un aspecto de la invención proporciona un
procedimiento para fabricar una parte de torre de turbina eólica,
en el que por lo menos dos bordes opuestos en el lado cóncavo y el
convexo de dicho segmento de abertura están afilados, por ejemplo,
sustancialmente hasta un grosor de dicho segmento de pared.
Un aspecto de la invención proporciona un
procedimiento para fabricar una parte de torre de turbina eólica,
en el que las conexiones entre dicho por lo menos un segmento de
abertura y dicho por lo menos un segmento de pared comprenden
soldadura.
Un aspecto de la invención proporciona un
procedimiento para fabricar una parte de torre de turbina eólica,
en el que la unidad de fijación es un laminador o parte del mismo.
El uso del laminador para fijar el segmento de pared o el segmento
de abertura al unir los segmentos, proporciona un procedimiento que
no requiere una unidad de fijación independiente y el coste para
ello.
Un aspecto de la invención proporciona un
procedimiento para fabricar una parte de torre de turbina eólica,
en el que la fabricación tiene lugar en una planta de fabricación de
una planta de turbinas eólicas. Fabricando la turbina eólica en la
planta de fabricación se reducen el transporte y el manejo de las
diferentes partes de la turbina eólica.
La invención proporciona además el uso de una
parte de torre para establecer una o más aberturas en una turbina
eólica tales como aberturas de puerta, aberturas de cable y
aberturas para ventilación o luces de advertencia. De este modo se
consigue una forma de realización ventajosa de la invención.
Un aspecto de la invención proporciona el uso de
un procedimiento para fabricar una parte de torre de turbina eólica
para establecer una o más aberturas en una turbina eólica tales como
orificios de puerta, orificios de cable, orificios para ventilación
o luces de advertencia. De este modo se consigue una forma de
realización ventajosa de la invención.
A continuación se describirá la invención
haciendo referencia a las figuras en las que
la figura 1 ilustra una turbina eólica moderna
grande,
la figura 2 ilustra una forma de realización de
una parte de torre de una torre de turbina eólica que comprende una
parte de torre de turbina eólica con una abertura de puerta vista en
perspectiva,
la figura 3 ilustra la parte de torre de turbina
eólica con una abertura de puerta en una sección transversal
vertical a través del centro de la abertura de puerta vista desde el
lateral,
\newpage
la figura 4 ilustra la parte de torre de turbina
eólica con una abertura de puerta y una puerta en una sección
transversal horizontal a través del centro de la abertura de puerta
vista desde la parte superior,
la figura 5 ilustra una forma de realización de
una parte de torre que comprende dos segmentos de pared y dos
segmentos de abertura,
la figura 6 ilustra una forma de realización de
una parte de torre que comprende dos segmentos de pared y un
segmento de abertura,
la figura 7 ilustra una forma de realización de
una parte de torre cónica,
la figura 8 ilustra en perspectiva un
procedimiento de fabricación de una parte de torre de turbina eólica
en el que un carro con un segmento de abertura se mueve a una
posición próxima a una unidad de fijación con un segmento de
pared,
la figura 9 ilustra una etapa de procedimiento
que incluye el carro estando el segmento de abertura en una
posición inclinada,
la figura 10 ilustra una etapa de procedimiento
en la que el carro con el segmento de abertura en una posición
inclinada se pone en posición para su unión con el segmento de pared
en la unidad de fijación, y
la figura 11 ilustra una etapa de procedimiento
adicional en la que el segmento de pared se une con el segmento de
abertura,
la figura 12 ilustra en perspectiva otro
procedimiento de fabricación de una parte de torre de turbina eólica
en el que un segmento de abertura se coloca en una unidad de
fijación, y
la figura 13 ilustra una etapa de procedimiento
adicional que incluye el descenso de un segmento de pared a la
unidad de fijación con un segmento de abertura y conectar los
segmentos.
La figura 1 ilustra una turbina 1 eólica moderna
montada sobre la cimentación 18 que comprende una torre 2 con una
puerta 8 unida a la torre 2 mediante bisagras 23, y una góndola 3 de
turbina eólica colocada en la parte superior de la torre 2. El
rotor 4 de turbina eólica, que comprende tres palas 5 de turbina
eólica, está conectado a la góndola 3 a través del árbol de baja
velocidad que se extiende desde la parte anterior de la góndola
3.
Los diferentes componentes de una turbina 1
eólica se transportan habitualmente por separado al lugar del
montaje y se ensamblan en el mismo, por ejemplo, las diferentes
secciones de torre, la góndola 3 y las palas 5 de turbina
eólica.
La figura 2 ilustra una parte inferior de una
torre 2 de turbina eólica que comprende una parte 6 de torre con
una abertura 7 de puerta para alojar una puerta (no representada).
En esta forma de realización de la invención la parte 6 de torre
comprende un segmento de pared 9 y un segmento de abertura 10, que
en este caso da como resultado que la parte 6 de torre constituya
un anillo 22 de torre. La parte 6 de torre con la abertura 7 de
puerta se une a los anillos 22 de torre adyacentes por medios de
conexión tales como tornillos, pernos, remaches, encolado o
soldadura. En uso normal en una torre de turbina eólica la parte 6
de torre se suelda a los anillos 22 de torre por encima y por
debajo. En otra forma de realización la parte superior y/o la parte
inferior de la parte 6 de torre está provista de una brida para
conectar la parte 6 de torre al anillo 22 de torre por encima y/o
el anillo 22 de torre o la cimentación por debajo mediante el uso de
fijadores tales como tornillos, pernos, remaches u otros. Además la
figura ilustra que en esta forma de realización de la invención el
segmento de abertura 10 presenta sustancialmente la misma altura que
el segmento de pared 9. La dimensión H muestra que el término
altura debe interpretarse como que los objetos en cuestión se
extienden en la dirección vertical en una torre 2 de turbina eólica
completamente levantada.
En una forma de realización de la invención la
abertura 7 de puerta puede estar provista de una puerta (no
representada) conectada al segmento de abertura 10, por ejemplo,
mediante bisagras magnéticas.
La figura 2 ilustra además una forma de
realización circular de una parte de una torre 2 de turbina eólica,
aunque en otra forma de realización los anillos y, de este modo, la
torre 2 podrían ser cónicos, con un diámetro decreciente hacia
arriba.
En una forma de realización de la presente
invención, el segmento de pared 9 está realizado en una placa
relativamente delgada que se lamina para obtener una forma circular
de un diámetro determinado por el tamaño de la turbina 1 eólica en
la que van a usarse la parte 6 de torre y de este modo la torre 2.
Cuando se lamina, el segmento de pared 9 no constituye una parte 6
de torre de 360º completa, sino que tiene un orificio para alojar
por lo menos un segmento de abertura 10.
El segmento de abertura 10 está realizado en una
placa más gruesa que en la que está realizado el segmento de pared
9, y se lamina para obtener una forma circular con sustancialmente
el mismo diámetro que el segmento de pared 9. Antes o después de
laminar el segmento de abertura 10, se corta por lo menos una
abertura 7 en dicho segmento 10, mediante un soplete u otro
dispositivo de corte de metal.
Si se requiere más de una abertura 7 en una
parte 6 de torre, podría soldarse más de un segmento de abertura 10
a por lo menos un segmento de pared 9, de modo que los tres o más
segmentos en conjunto constituyan una parte 6 de torre completa.
Por ejemplo, dos segmentos de abertura colocados horizontalmente uno
al lado de otro tal como un segmento de puerta y un segmento de
cable y ambos conectados al segmento de pared.
El segmento de abertura 10 podría estar provisto
de más de una abertura 7. Este podría ser el caso, por ejemplo, si
fuera necesario proporcionar a una parte 6 de torre tanto una puerta
como una abertura para una ventilación, cable principal u otro (no
representado).
Una torre 2 de turbina eólica también puede
estar provista de más de una parte 6 de torre con abertura 7. Este
podría ser el caso si, por ejemplo, una parte 6 de torre próxima a o
en la parte inferior de la torre estuviera provista de, por
ejemplo, una abertura 7 de puerta y otra parte 6 de torre en o
próxima a la parte superior de la torre 2 estuviera provista de una
o más aberturas 7, por ejemplo, para lámparas de advertencias para
aviones (no se muestra).
En esta forma de realización de la invención la
figura también ilustra que cuando el segmento de pared 9 y el
segmento de abertura 10 están unidos, mediante algún tipo de medios
de conexión tales como tornillos, pernos, remaches, encolado o
preferentemente soldadura (no representado), constituyen en conjunto
una parte 6 de torre sustancialmente redonda de 360º completa.
La figura 3 ilustra la parte 6 de torre que
comprende un segmento de pared 9 y un segmento de abertura 10 con
abertura 7 de puerta en una sección transversal vertical a través
del centro de la abertura 7 de puerta.
En una forma de realización de la invención los
cuatro bordes tanto en el lado cóncavo como en el convexo del
segmento de abertura 10 están provistos de un afilado 11. En una
forma de realización de la invención el afilado 11 de los bordes
superior e inferior del segmento de abertura 10 da como resultado
que el segmento de abertura 10 acabe siendo del mismo grosor que
los anillos 22 de torre adyacentes por encima y por debajo. El
afilado 11 en los bordes superior e inferior podría realizarse
ventajosamente antes de laminar el segmento de abertura 10 para
obtener la forma circular. En otra forma de realización de la
invención el afilado 11 podría ser no lineal, por ejemplo,
presentando la forma de una parte de una elipse y/o el borde entre
el afilado 11 y el grosor de material completo del segmento de
abertura 10 podría ser redondeado.
La figura 4 ilustra la parte 6 de torre que
comprende un segmento de pared 9 y un segmento de abertura 10 con
una abertura 7 de puerta y una puerta 8 en una sección transversal
horizontal a través del centro de la abertura 7 de puerta.
En una forma de realización de la invención los
cuatro bordes tanto en el lado cóncavo como en el convexo del
segmento de abertura 10 están provistos de un afilado 11. En una
forma de realización de la invención el afilado 11 en los bordes
laterales del segmento de abertura 10 da como resultado que el
segmento de abertura 10 acabe siendo del mismo grosor que el
segmento de pared 6. Por la forma en que funciona una máquina de
laminación tradicional conocida en la técnica, el afilado 11 en los
bordes laterales del segmento de abertura 10 no se realizaría
preferentemente hasta después de haber laminado el segmento de
abertura 10 para obtener la forma circular.
El segmento de abertura 10 ilustrado es para
alojar una puerta y por tanto el segmento de abertura 10 está
provisto únicamente de una abertura 7. En esta forma de realización
de la invención la anchura del segmento de abertura 10 es
aproximadamente tres veces la anchura de la abertura 7, situándose
la abertura de manera simétrica en el segmento de abertura 10. La
dimensión W muestra que el término anchura debe interpretarse como
la extensión periférica del segmento. Si la abertura 7 en el
segmento de abertura 10 es una abertura 7 de puerta con una anchura
de 0,7 metros y la parte 6 de torre presenta un diámetro externo de,
por ejemplo, 4 metros, el segmento de abertura 10 presentaría una
anchura de aproximadamente 2,1 metros, que en este caso constituye
aproximadamente 60º de la parte de torre de 360º completa.
En esta forma de realización de la invención la
figura 4 también ilustra que el diámetro primitivo del segmento de
pared 9 y el segmento de abertura 10 es coincidente. La dimensión P
muestra estos diámetros primitivos coincidentes. En otra forma de
realización de la invención el segmento de abertura podría
realizarse con un diámetro primitivo menor que el diámetro
primitivo de los segmentos de pared.
La anchura del segmento de abertura 10 está
determinada por el tamaño y la cantidad de aberturas 7 en el
segmento de abertura 10. En una forma de realización de la
invención, si un segmento de abertura 10 debe estar provisto de una
abertura 7, la anchura del segmento de abertura 10 sería
aproximadamente tres veces la anchura de la abertura 7, porque en
horizontal la abertura 7 se situaría sustancialmente en el centro
del segmento de abertura 10 con una parte del segmento de abertura
10 de aproximadamente la misma anchura que la abertura 7 en ambos
lados de la abertura. Si el segmento de abertura 10 está provisto de
más de una abertura 7 la anchura del segmento de abertura 10 se
determinaría por los tamaños de estas aberturas 7 y su colocación en
el segmento de abertura 10.
La figura 4 ilustra además una puerta 8 que
cubre la abertura 7. En esta forma de realización de la invención
la puerta 8 está conectada a la parte 6 de torre mediante una o más
bisagras. Las bisagras podrían unirse a la parte de torre mediante,
por ejemplo, tornillos, pernos, remaches, soldadura u otros, pero
más preferentemente las bisagras se conectan de una manera no
destructiva que no debilita la parte 6 de torre. Una unión de manera
no destructiva podría ser mediante imanes, medios adhesivos tales
como cola o una combinación de ambos.
La figura 5 ilustra una forma de realización de
una parte 6 de torre que comprende dos segmentos de pared 9 y dos
segmentos de abertura 10. Si una abertura 7 es de un tamaño mayor
que un anillo 22 de torre, la abertura 7 podría realizarse, por
ejemplo, soldando dos anillos 22 de torre entre sí, comprendiendo
cada uno un segmento de abertura 10 provisto de un corte que
constituye una parte de la abertura 7 total.
La figura 6 ilustra una forma de realización de
una parte 6 de torre que comprende dos segmentos de pared 9 y un
segmento de abertura 10. Si una abertura 7 es de un tamaño mayor que
un anillo 22 de torre, la abertura 7 podría realizarse, por
ejemplo, soldando dos segmentos de pared 9 sobre un segmento de
abertura 10 con la misma altura que los dos segmentos de pared
9.
La figura 7 ilustra una forma de realización de
una parte 6 de torre cónica, en la que los lados del segmento de
abertura 10 son lineales pero no paralelos. En otra forma de
realización de la invención las esquinas del segmento de abertura
10 podrían ser redondeadas, o los lados podrían seguir la forma de
la abertura 7, haciendo en este caso que los lados presenten la
forma de una parte de una elipse. El segmento de pared 9 presentaría
una forma correspondiente a la forma dada del segmento de abertura
10.
La figura 8 ilustra en perspectiva un
procedimiento de fabricación de una parte de torre de turbina eólica
en el que un carro con un segmento de abertura se mueve a una
posición próxima a una unidad de fijación con un segmento de pared.
La figura ilustra además un laminador 13 con el segmento de pared 9
listo montado.
En esta forma de realización de la invención el
laminador 13 funciona como unidad de fijación 12. Un segmento de
abertura 10 se monta y fija en un carro 14 mediante medios de
sujeción 15 en la abertura 7 de puerta. En esta forma de
realización de la invención el carro 14 está provisto de ruedas 16
para hacer que el carro pueda moverse o bien empujando o bien
tirando del carro 14 o proporcionando al carro 14 unos medios de
accionamiento tales como un motor eléctrico (no representado) u
otro tipo de motor.
La figura 9 ilustra el carro 14 con el segmento
de abertura 10 fijado en una posición inclinada. En esta forma de
realización de la invención una parte del carro 14 sobre la que se
monta el segmento de abertura 10 se inclina, por ejemplo, mediante
un sistema hidráulico, neumático o un motor eléctrico u otro tipo de
motor (no representado).
La figura 10 ilustra el carro 14 con el segmento
de abertura 10 en una posición inclinada puesto en una posición en
la que es posible unir el segmento de pared 9 y el segmento de
abertura 10 preferentemente mediante soldadura.
La figura 11 ilustra un segmento de pared 9 aún
montado en la unidad de fijación 12 unido con el segmento de
abertura 10, de modo que en conjunto en esta forma de realización de
la invención constituyen una parte 6 de torre de 360º completa.
La figura 12 ilustra en perspectiva otro
procedimiento de fabricación de una parte de torre de turbina eólica
en el que un segmento de abertura 10 está colocado en una unidad de
fijación 17.
Las placas 19 de fijación, sobre las que se
coloca el segmento de abertura 10, están provistas de un borde 20
de forma arqueada en la parte superior, que corresponde al diámetro
externo de una parte 6 de torre específica.
La figura 13 ilustra una etapa de procedimiento
adicional que incluye el descenso de un segmento de pared a la
unidad de fijación con un segmento de abertura y la conexión de los
segmentos.
El segmento de pared 9 se baja mediante algún
tipo de medio de elevación 21, a la posición de unión sobre la
unidad de fijación 17, en la que ya se ha colocado el segmento de
abertura 10. Cuando están unidos, los segmentos constituyen una
parte 6 de torre de 360º completa, que puede elevarse de la unidad
de fijación 17 como una sola pieza.
\vskip1.000000\baselineskip
- 1.
- Turbina eólica
- 2.
- Torre
- 3.
- Góndola
- 4.
- Rotor
- 5.
- Palas
- 6.
- Parte de torre
- 7.
- Abertura
- 8.
- Puerta
- 9.
- Segmento de pared
- 10.
- Segmento de abertura
- 11.
- Afilado
- 12.
- Unidad de fijación
- 13.
- Laminador
- 14.
- Carro
- 15.
- Medios de sujeción
- 16.
- Ruedas
- 17.
- Unidad de fijación
- 18.
- Cimentación
- 19.
- Placas de fijación
- 20.
- Borde de forma arqueada
- 21.
- Medios de elevación
- 22.
- Anillo de torre
- 23.
- Bisagra
Claims (33)
1. Parte de torre (6) para una turbina eólica
(1) que comprende
por lo menos un segmento de pared (9) y
por lo menos un segmento de abertura (10) que
incluye por lo menos una abertura (7)
estando conectados dicho segmento de pared (9) y
dicho segmento de abertura (10) por medios de conexión,
siendo dicho segmento de abertura (10) de un
grosor sustancialmente uniforme y siendo más grueso que el grosor
de dicho segmento de pared (9), en la que dicho por lo menos un
segmento de pared (9) está formado como inferior a un anillo de
360º completo, caracterizada porque dicho por lo menos un
segmento de pared (9) y por lo menos un segmento de abertura (10)
forman segmentos de un anillo y cuando se conectan por dichos medios
de conexión constituyen un anillo de 360º completo.
2. Parte de torre (6) según la reivindicación 1,
caracterizada porque dicho segmento de abertura (10) y dicho
segmento de pared (9) están realizados en acero.
3. Parte de torre (6) según la reivindicación 1
ó 2, caracterizada porque dicho segmento de pared (9) y dicho
segmento de abertura (10) se conectan mediante soldadura.
4. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha parte
de torre (6) es sustancialmente redonda.
5. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
segmento de abertura (10) presenta cuatro lados.
6. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
segmento de abertura (10) constituye entre 5º y 180º,
preferentemente 30º y 100º y todavía más preferentemente 40º y 80º
de la parte de torre (6) de 360º completa.
7. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho por
lo menos un segmento de abertura (10) presenta una anchura que es
entre 10% y 500%, preferentemente 50% y 300% y todavía más
preferentemente 100% y 200% más ancha que la anchura total de dicha
por lo menos una abertura (7) vista en una sección transversal
horizontal del segmento de abertura (10) en la que dicha por lo
menos una abertura (7) presenta su máxima anchura.
8. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
segmento de pared (9) presenta un diámetro externo de entre 1 metro
y 10 metros, preferentemente 2 metros y 6 metros y todavía más
preferentemente 3 metros y 5 metros.
9. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque por lo
menos dos bordes en dicho segmento de abertura (10) están afilados
(11).
10. Parte de torre (6) según la reivindicación
9, caracterizada porque por lo menos dos bordes opuestos
tanto en el lado cóncavo como en el convexo de dicho segmento de
abertura (10) están afilados (11), por ejemplo, sustancialmente
hasta un grosor de dicho segmento de pared (9).
11. Parte de torre (6) según la reivindicación
10, caracterizada porque los cuatro bordes tanto en el lado
cóncavo como en el convexo de dicho segmento de abertura (10) están
afilados (11).
12. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el diámetro
primitivo de dicho segmento de abertura (10) es sustancialmente
igual que el diámetro primitivo de dicho segmento de pared (9).
13. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el diámetro
primitivo de dicho segmento de abertura (10) es menor que el
diámetro primitivo de dicho segmento de pared (9).
14. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
segmento de pared (9) presenta un grosor de entre 5 milímetros y
120 milímetros, preferentemente 15 milímetros y 90 milímetros y
todavía más preferentemente 20 milímetros y 70 milímetros.
15. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
segmento de abertura (10) es entre 10% y 500%, preferentemente 50%
y 250% y todavía más preferentemente 80% y 180% más grueso que el
grosor de dicho segmento de pared (9).
16. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la altura
de dicho segmento de pared (9) está entre 1 metro y 10 metros,
preferentemente 1,5 metros y 5 metros y todavía más preferentemente
2 metros y 4 metros.
17. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho
segmento de abertura (10) presenta sustancialmente la misma altura
que dicho segmento de pared (9).
18. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha por
lo menos una abertura (7) en dicho por lo menos un segmento de
abertura (10) se realiza mediante corte con soplete.
19. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha por
lo menos una abertura (7) en dicho por lo menos un segmento de
abertura (10) es una abertura de puerta (7).
20. Parte de torre (6) según la reivindicación
19, caracterizada porque dicha abertura de puerta (7)
presenta una forma sustancialmente ovalada con lados paralelos
verticales y extremos redondos en la dirección longitudinal.
21. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque se
proporciona a dicho segmento de abertura (10) y/o a dicho segmento
de pared (9) una forma sustancialmente circular mediante
laminación.
22. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicha parte
de torre (6) es un anillo (22) de torre.
23. Parte de torre (6) según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende un sistema de cubierta
de abertura para cubrir dicha por lo menos una abertura (7) en dicha
parte de torre (6), comprendiendo dicho sistema una o más placas de
cubierta y uno o más medios de unión para unir dicho sistema a dicha
parte de torre (6), en la que dichos medios de unión no afectan al
límite de fatiga de dicha parte de torre (6) al ser medios
magnéticos y/o medios adhesivos.
24. Parte de torre (6) según la reivindicación
23, en la que dicho sistema de cubierta de abertura es una puerta
(8) con bisagras (23) unidas a dicha parte de torre (6) mediante
magnetismo.
25. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones
1 a 24, que comprende por lo menos un segmento de abertura (10) y
por lo menos un segmento de pared (9), comprendiendo dicho
procedimiento las etapas siguientes,
establecer dicho por lo menos un segmento de
pared (9) como inferior a un anillo de 360º completo,
establecer una abertura (7) en dicho segmento de
abertura (10),
fijar uno de dichos segmentos (9, 10) en una
unidad de fijación (12, 17),
mover el otro segmento (9, 10) a una posición en
la proximidad del segmento (9, 10) en dicha unidad de fijación (12,
17) y
conectar los segmentos (9, 10) por medios de
conexión.
26. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según la reivindicación 25, en el que
dicho procedimiento comprende la conexión de por lo menos un
segmento de pared (9) de un grosor dado y por lo menos un segmento
de abertura (10) de un grosor sustancialmente uniforme y que es más
grueso que el grosor de dicho segmento de pared (9).
27. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según la reivindicación 25 ó 26, en el
que dicho por lo menos un segmento de abertura (10) y dicho por lo
menos un segmento de pared (9) se realizan mediante laminación.
28. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones
25 a 27, en el que por lo menos dos bordes en dicho segmento de
abertura (10) están afilados (11).
29. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según la reivindicación 28, en el que
por lo menos dos bordes opuestos en el lado cóncavo y el convexo de
dicho segmento de abertura (10) están afilados (11), por ejemplo,
sustancialmente hasta un grosor de dicho segmento de pared (9).
30. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones
25 a 29, en el que la conexión entre dicho por lo menos un segmento
de abertura (10) y dicho por lo menos un segmento de pared (9)
comprende soldadura.
\newpage
31. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones
25 a 30, en el que dicha unidad de fijación (12, 17) es un
laminador (13) o parte del mismo.
32. Procedimiento para fabricar una parte de
torre (6) de turbina eólica según cualquiera de las reivindicaciones
25 a 31, en el que la fabricación tiene lugar en una planta de
fabricación de una planta de turbinas eólicas.
33. Utilización de una parte de torre (6) según
cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22 para establecer una o más
aberturas (7) en una turbina eólica (1) tales como aberturas de
puerta, orificios de cable, aberturas para ventilación o luces de
advertencia.
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