SISTEMA DE CONEXIÓN PARA TORRES MIXTAS DE AEROGENERADORES La presente memoria descriptiva se refiere, como su título 5 indica, a un sistema de conexión para torres mixtas de aerogeneradores, entendiéndose como torres mixtas las torres de elementos prefabricados de hormigón coronadas por una torre metálica, del tipo de los utilizados en torres de aerogeneradores realizadas con elementos prefabricados de hormigón tensados verticalmente mediante cables metálicos flexibles para 10 enlazar con el tramo superior de la torre, realizado convencionalmente en metal, caracterizado porque utiliza una pieza de unión intermedia, solidarizada con la parte inferior de la torre mediante un cosido periférico directo a los mismos cables metálicos flexibles de tensado vertical de la torre, mientras que por la parte superior se solidariza al tramo superior de 15 la torre mediante medios mecánicos de fijación convencionales. En la actualidad son ampliamente conocidos múltiples y variados tipos de generadores de electricidad a partir de la energía eólica, también conocidos como aerogeneradores. Estos generadores constan de una turbina asociada a unas aspas que está soportada sobre una torre. En 20 la actualidad la tecnología constructiva de las torres para aerogeneradores ha evolucionado hacia torres de mayor altura y capacidad de generación, las cuales, para conseguir mayor rigidez y resistencia estructural son realizadas principalmente mediante elementos prefabricados de hormigón, que, aparte de otros tipos de refuerzo y tensado, incorporan unos cables metálicos 25 flexibles, anclados a la zapata de cimentación y verticalmente dispuestos que tensan la torre y garantizan una alta resistencia estructural. Un ejemplo de este tipo de torres prefabricadas lo encontramos descrito en el Modelo de Utilidad 200402504 "Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas y otras aplicaciones" , en la que los 30 cables tensores están dispuestos por el interior de la torre estando
únicamente relacionados con los elementos que conforman la torre en unos pocos puntos. Otro ejemplo de estas realizaciones los encontramos reivindicado en la Patente ES 200500965 "Torre modular prefabricada", en la que, además de usar cables tensores periféricos horizontalmente 5 dispuestos, los cables tensores verticales van discurriendo completamente por el interior de las piezas que conforman las paredes de la torre, a través de unas canalizaciones apropiadas, con la consiguiente mejora tanto en resistencia estructural como en acabado estético. Sobre la base y soporte de estas torres realizadas en 10 elementos prefabricados de hormigón armado, se suele finalizar colocando un tramo final consistente en una torre convencional metálica, bien con estructura de celosía o con forma cilíndrica o tronco cónica hueca, conformando lo que denominamos una torre "mixta". Estas torres metálicas, cuando se utilizan por separado en aerogeneradores convencionales de baja 15 altura, están directamente fijadas al suelo mediante atornillado a una dovela circular inserta en la zapata de hormigón de la cimentación. Sin embargo, el uso de una dovela similar para su unión a la parte superior de la torre realizada con elementos prefabricados de hormigón armado no es posible, ya que el escaso espesor de las paredes laterales de dichos elementos 20 prefabricados imposibilita el correcto anclaje de la torre con la suficiente resistencia estructural requerida para soportar la parte superior del aerogenerador y la fuerza ejercida por el viento. Para solventar esta problemática existente en la actualidad de la fijación del tramo final consistente en una torre convencional metálica 25 sobre torres realizadas en elementos prefabricados de hormigón armado se ha ideado el sistema de conexión para torres mixtas de aerogeneradores objeto de la presente invención, el cual utiliza una pieza de unión intermedia, solidarizada con la parte inferior de la torre mediante un cosido periférico directo a los mismos cables metálicos flexibles de tensado vertical 30 de la torre, mientras que por la parte superior se solidariza al tramo superior de la torre mediante medios mecánicos de fijación convencionales.
La pieza de unión consiste en una corona circular inferior y una corona circular superior de menor diámetro exterior que la inferior, ambas horizontalmente dispuestas y relacionadas entre sí por una pared vertical de directriz troncocónica o cilíndrica. La corona circular superior dispone de una 5 pluralidad de perforaciones dispuestas circularmente para la fijación del tramo superior metálico de la torre mediante fijaciones mecánicas convencionales. La corona circular inferior dispone asimismo de una pluralidad de perforaciones por las que atraviesan los cables flexibles de tensado vertical de la torre, que son tensados, por ejemplo mediante gatos 10 hidráulicos, y cerrados mediante cuñas cónicas de bloqueo sobre unos discos de cierre. Este sistema de conexión para torres mixtas de aerogeneradores que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante que se 15 consigue una unión entre la parte inferior de la torre, realizada con elementos prefabricados de hormigón, y la parte superior convencional realizada de metal manteniendo la misma resistencia estructural que la parte inferior de la torre. Es importante añadir que, mediante esta invención, la parte 20 superior de la torre queda directamente anclada, mediante los cables de tensado, a la zapata de cimentación de la torre. Otra importante ventaja es que este sistema de conexión puede aplicarse indistintamente tanto a torres en los que los cables de tensado van empotrados por el interior de la pared, como a torres en las 25 que los cables de tensado discurren por el interior de la torres, pero sin estar empotrados en sus paredes. Asimismo podemos destacar la economía del sistema, al utilizar los mismos cables de tensado de los elementos prefabricados de hormigón para la fijación de la pieza de unión, y por tanto de la torre metálica 30 superior, con lo cual, por añadidura, el proceso de colocación es rápido y económico.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de un sistema de conexión para torres mixtas de aerogeneradores. En dicho 5 plano la figura -1-muestra una vista general lateral de un aerogenerador construido según la invención, detallando la colocación de la pieza de unión. 10 La figura -2-muestra una vista en planta de la pieza de unión. La figura -3-muestra una vista en planta en detalle ampliado y una vista en sección de la pieza de unión. La figura -4-muestra un detalle en sección lateral del montaje de la unión. El sistema de conexión para torres mixtas de aerogeneradores objeto de la presente invención, comprende básicamente, como puede apreciarse en el plano anexo, una pieza de unión (1) intermedia, 15 solidarizada con la parte de hormigón (2) de la torre, realizada por tramos mediante elementos prefabricados de hormigón, mediante un cosido periférico directo a los mismos cables (3) metálicos flexibles de tensado vertical de dicha parte de hormigón (2), mientras que por la parte superior se solidariza a la parte metálica (4) de la torre, consistente en una torre 20 metálica, mediante medios mecánicos de fijación convencionales (15), por ejemplo tornillos y tuercas. La pieza de unión (1) consiste en una corona circular inferior (5) y una corona circular superior (6) de menor diámetro exterior que la inferior (S), ambas horizontalmente dispuestas y relacionadas entre sí por 25 una pared (7) vertical de directriz troncocónica o cilíndrica. La corona circular superior (6) dispone de una pluralidad de perforaciones (8) dispuestas circularmente para la fijación de la parte metálica (4) de la torre mediante fijaciones mecánicas convencionales. La corona circular inferior (5) dispone asimismo de una pluralidad de perforaciones (9) por las que 30 atraviesan los cables (3) flexibles de tensado vertical de la torre, que son
tensados, por ejemplo mediante gatos hidráulicos, y cerrados mediante cuñas cónicas de bloqueo (10) sobre unos discos de cierre (11). Entre la corona circular inferior (5) y la corona circular superior (6), de forma perpendicular a la pared (7) vertical y radialmente distribuidos 5 se encuentran distribuidos una pluralidad de contrafuertes exteriores (13) e interiores (14) para dar mayor rigidez a la pieza de unión (1). Entre la pieza de unión (1) y la terminación superior de la parte de hormigón (2) de la torre se intercala una capa de elemento de nivelación (12), como por ejemplo cemento grout. 10 Esta pieza de unión (1) puede utilizarse indistintamente en 15 torres mixtas en los que los cables (3) de tensado van empotrados por el interior de la pared, y en torres en las que los cables (3) de tensado discurren por el interior de la torres, pero sin estar empotrados en sus paredes.
CONNECTION SYSTEM FOR MIXED TOWERS OF WIND TURBINERS This descriptive report refers, as its title 5 indicates, to a connection system for mixed wind turbine towers, being understood as mixed towers the towers of prefabricated concrete elements crowned by a metal tower, of the type of those used in wind turbine towers made with prefabricated concrete elements vertically tensioned by flexible metal cables to connect with the upper section of the tower, conventionally made of metal, characterized in that it uses an intermediate connection piece, attached to the lower part of the tower by means of a peripheral sewing direct to the same flexible metal cables of vertical tensioning of the tower, while by the upper part it is joined to the upper section of the tower by means of conventional mechanical fixing means. At present, multiple and varied types of electricity generators are widely known from wind energy, also known as wind turbines. These generators consist of a turbine associated with blades that is supported on a tower. In 20 today, the construction technology of wind turbine towers has evolved into towers of greater height and generating capacity, which, to achieve greater rigidity and structural strength are mainly made by prefabricated concrete elements, which, apart from other types of reinforcement and tensioning, they incorporate flexible metallic cables, anchored to the foundation shoe and vertically arranged that tension the tower and guarantee a high structural resistance. An example of this type of prefabricated towers is described in the Utility Model 200402504 "Improved structure of modular tower for wind turbines and other applications", in which the 30 tension cables are arranged inside the tower being
only related to the elements that make up the tower at a few points. Another example of these embodiments are found in Patent ES 200500965 "Modular prefabricated tower", in which, in addition to using horizontally arranged peripheral tension cables 5, the vertical tension cables run completely inside the pieces that make up the walls of the tower, through appropriate channels, with the consequent improvement in both structural strength and aesthetic finish. On the base and support of these towers made of 10 prefabricated reinforced concrete elements, it is usually finished by placing a final section consisting of a conventional metal tower, either with a lattice structure or with a cylindrical shape or hollow conical trunk, forming what we call a "mixed" tower. These metal towers, when used separately in conventional wind turbines of low height, are directly fixed to the ground by screwing into a circular voussoir inserted in the concrete footing of the foundation. However, the use of a similar voussoir for joining to the upper part of the tower made with prefabricated reinforced concrete elements is not possible, since the thin thickness of the side walls of said prefabricated elements precludes the correct anchoring of the structure. tower with sufficient structural strength required to support the upper part of the wind turbine and the force exerted by the wind. To solve this problem currently existing in the fixing of the final section consisting of a conventional metallic tower 25 on towers made of prefabricated reinforced concrete elements, the connection system for mixed wind turbine towers object of the present invention has been devised, which it uses an intermediate connecting piece, joined to the lower part of the tower by means of a peripheral sewing directly to the same flexible metal cables of vertical tensioning 30 of the tower, while by the upper part it is joined to the upper section of the tower by means of conventional fixation mechanics.
The connecting piece consists of a lower circular crown and an upper circular crown of smaller outer diameter than the lower one, both horizontally arranged and related to each other by a vertical wall of frustoconical or cylindrical directrix. The upper circular crown has a plurality of circularly arranged perforations for fixing the metallic upper section of the tower by means of conventional mechanical fixings. The lower circular crown also has a plurality of perforations through which pass the flexible vertical tension cables of the tower, which are tensioned, for example by hydraulic jacks, and closed by conical locking wedges on closing discs. This system of connection for mixed towers of wind turbines that is presented brings multiple advantages over the systems currently available, the most important being that a union is achieved between the lower part of the tower, made with prefabricated concrete elements, and the Conventional top made of metal maintaining the same structural strength as the bottom of the tower. It is important to add that, by means of this invention, the upper part of the tower is directly anchored, via the tensioning cables, to the foundation shoe of the tower. Another important advantage is that this connection system can be applied indistinctly both to towers in which the tensioning cables are embedded inside the wall, and to towers in which the tensioning cables run through the interior of the towers, but without being embedded in its walls. We can also highlight the economy of the system, by using the same tensioning cables of the prefabricated concrete elements for fixing the joining piece, and therefore of the upper metal tower 30, with which, in addition, the process of Placement is fast and economical.
To better understand the object of the present invention, a practical preferential embodiment of a connection system for mixed wind turbine towers has been represented in the annexed plan. In said plane, figure -1- shows a general side view of a wind turbine constructed according to the invention, detailing the placement of the connecting piece. Figure -2- shows a plan view of the joining piece. Figure -3-shows a plan view in enlarged detail and a sectional view of the joint piece. Figure -4 shows a detail in side section of the joint assembly. The connection system for mixed wind turbine towers object of the present invention, basically comprises, as can be seen in the attached plan, an intermediate connecting piece (1), 15 joined to the concrete part (2) of the tower, made by sections through prefabricated concrete elements, by means of a peripheral sewing directly to the same flexible metal cables (3) for vertical tensioning of said concrete part (2), while at the top it is joined to the metal part (4) of the tower, consisting of a metallic tower, by means of conventional mechanical fixing means (15), for example screws and nuts. The connecting piece (1) consists of a lower circular crown (5) and an upper circular crown (6) of smaller outer diameter than the lower one (S), both horizontally arranged and related to each other by a vertical wall (7) of frustoconical or cylindrical directrix. The upper circular crown (6) has a plurality of perforations (8) arranged circularly for fixing the metal part (4) of the tower by means of conventional mechanical fixings. The lower circular crown (5) also has a plurality of perforations (9) through which the flexible vertical tension cables (3) of the tower pass through, which are
tensioned, for example by means of hydraulic jacks, and closed by means of conical locking wedges (10) on closing discs (11). Between the lower circular crown (5) and the upper circular crown (6), perpendicular to the wall (7) vertical and radially distributed 5 are distributed a plurality of outer buttresses (13) and interior (14) to give greater rigidity to the connecting piece (1). Between the connecting piece (1) and the upper end of the concrete part (2) of the tower is interposed a layer of leveling element (12), such as grout cement. This connecting piece (1) can be used interchangeably in 15 mixed towers in which the tensioning cables (3) are embedded inside the wall, and in towers in which the tensioning cables (3) run through the wall. inside the towers, but without being embedded in their walls.