ES2438620B1 - Grupo de elementos y procedimiento para la elevación de la góndola y/o el rotor del aerogenerador - Google Patents

Grupo de elementos y procedimiento para la elevación de la góndola y/o el rotor del aerogenerador Download PDF

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    • Y02E10/70—Wind energy
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Abstract

Grupo de elementos y procedimiento para la elevación del rotor y/o la góndola en la torre del aerogenerador, que contiene un elemento de soporte (2) que se instala en la parte superior de la torre (1), uno o varios dispositivos de elevación (11), cabrestantes, en el suelo con cables (12) que suben hasta el elemento soporte (2) y se vinculan a un sistema de poleas (9), polipastos, bajando el/los cable/s (12) hasta asegurar un elemento de desplazamiento (13) que se mueve verticalmente por la torre (1) para ascender la góndola (7) y las palas del rotor (8) mediante el tiro de los cabrestantes hasta el elemento soporte (2), donde un carro (10) se desplazará por un carril hasta la vertical del eje de la torre para descender, mediante el funcionamiento de uno/s polipastos, la góndola (7) y el rotor (8) hasta su lugar de ubicación.

Description

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GRUPO DE ELEMENTOS Y PROCEDIMIENTO PARA LA

ELEVACIÓN DE LA GÓNDOLA Y/O EL ROTOR DEL AEROGENERADOR
Campo de la invención
Esta invención se refiere a un conjunto de elementos que sirven para elevar hasta lo alto de la torre de un aerogenerador las palas del rotor y/o la góndola, también llamada nacelle, hasta colocar la góndola con las palas en su posición operativa en el
extremo superior de la torre. La invención también refiere las fases del procedimiento de elevación. El mismo sistema se puede usar para descender desde lo alto de la torre dichos componentes del aerogenerador para su
recambio, reparación o mantenimiento.
Esta invención también puede ser de aplicación para las labores de elevación/descenso de los componentes que deben situarse en lo alto de construcciones similares, como puede ser cualquier tipo de pilón o mástil.
Antecedentes de la invención
En los últimos años la energía eólica ha experimentado un importante desarrollo que la ha situado como una de las energías renovables más implantadas, al ser una forma eficaz de producir energía eléctrica y evitar por completo la emisión de dióxido de carbono a la atmósfera. La preocupación internacional por las posibles consecuencias medioambientales, económicas y sociales del cambio climático ha provocado que se hayan replanteado las formas en el uso de la energía, encontrando en las
energías renovables o energías verdes una solución al
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deterioro medioambiental causado por las energías convencionales.
Un aerogenerador eólico es una máquina que transforma la energía del viento en energía eléctrica. Se compone de una estructura en forma de torre que soporta a una determinada altura el rotor que está acoplado a una góndola, componentes que producen la electricidad del aerogenerador. El rotor se compone de las palas dispuestas en hélice, generalmente son tres, que transmiten la potencia del viento, formando parte del rotor el buje con el que el rotor se vincula a la góndola
o nacelle que es el armazón en cuyo interior se encuentran los elementos eléctricos y mecánicos necesarios para convertir la energía mecánica rotacional del rotor en energía eléctrica. La góndola se une a la torre por una corona dentada que permite la orientación del rotor al viento.
En un principio las torres eran metálicas, necesitando grúas de gran capacidad para la elevación o descenso de la góndola y el rotor hasta su posición en la torre, grúas que son móviles y se trasladan hasta el lugar de ubicación del aerogenerador para estos trabajos.
Las dimensiones del aerogenerador, con diseños cada vez más potentes, ha desembocado en torres de gran altura, soportando un rotor con palas que pueden alcanzar cada una de ellas una longitud de 50 metros, con un peso del conjunto del rotor que oscila alrededor de 50 Toneladas. La góndola puede llegar a alcanzar en el futuro un peso de entre 200 a 400 Toneladas.
El aumento de las potencias y tamaños de los aerogeneradores ha motivado la aparición de nuevas tecnologías constructivas, como la introducción de
torres de hormigón ejecutadas “in situ” que son usadas
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como elemento de soporte para la elevación de las cargas del aerogenerador al aportar mayor capacidad de resistencia a la flexión y a la torsión que las tradicionales torres metálicas. Esto permite obtener una importante reducción de costes y una simplificación del proceso.
Existe en el estado de la técnica la patente US 4311434 que describe un sistema de elevación de la góndola y/o rotor desde la base de la torre hasta su lugar de ubicación, para ser usado en torres metálicas y para la ascensión de góndolas y rotores no excesivamente pesados. Esta patente no presenta en lo alto de la torre
una
estructura soporte que permita el guiado de la
góndola y/o rotor,
cuando ha alcanzado la cima de la
torre, hasta su posición operativa.
Descripción de la invención
La invención propone un procedimiento de elevación con el concurso de elementos que permiten tanto la elevación como el posicionamiento de la turbina del aerogenerador, conformada por el rotor y la góndola, en su lugar de ubicación en lo alto de la torre.
Estos elementos de elevación y posicionamiento son de fácil transporte y montaje, con sencillo desmontaje una vez se ha realizado la instalación de la góndola y el rotor en la torre; pueden ser usados tanto para las máquinas instaladas en tierra, “onshore”, como en el mar, “offshore”.
El procedimiento permite subir separada la góndola o conjuntamente con las palas del rotor para situarlos en su lugar de ubicación en lo alto de la torre, utilizando para este trabajo la propia torre del aerogenerador como elemento de ascensión. Esta invención
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este ideada, principalmente, para torres construidas “in situ”.
Para este fin, la invención utiliza uno o varios dispositivos de elevación de cargas que están afianzados en la base de la torre, anclados a la cimentación, dispositivos con uno o más cables cada uno de ellos, cables que ascienden desde su posición de tiro hasta una estructura soporte que se halla en la parte superior de la torre, para descender el/los cables por el lado opuesto de la torre hasta el suelo donde se colocarán la góndola y palas del rotor antes de su elevación. El o los extremos de el/los cables se asegurarán a un elemento de desplazamiento de configuración ventajosa
para
deslizarse verticalmente por la torre, sin
desplazamientos
horizontales, al ponerse en
funcionamiento los dispositivos de elevación.
La estructura soporte ubicada en la parte superior de la torre será por donde discurren los cables que salen de los dispositivos de elevación vertical, pudiendo también servir esta estructura soporte para desplazar la carga en sentido horizontal mediante el concurso de un carro que se desplaza por un carril, una vez dicha carga se halla situada en la parte superior. La góndola se colocará en su posición operativa, anclada en la corona dentada que se encuentra en el extremo de la torre, mediante el funcionamiento de poleas móviles presentes en la estructura soporte y vinculadas al carro. Dicha estructura soporte está compuesta por materiales fácilmente transportables y montables.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayuda a una mejor comprensión de las características del invento, se acompaña la
presente memoria descriptiva de planos, mostrando el modo
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de
realización preferente, donde, con carácter
ilustrativo
y no limitativo, se ha representado lo
siguiente:
Figura
1.- Vista de la torre del aerogenerador
con el elemento soporte.
Figura 2.- Muestra la elevación por la torre de la góndola.
Figura 3.- Muestra la colocación del rotor en la góndola a una determinada altura.
Figura 4.- Vista en planta del elemento soporte, la góndola y el rotor.
Figura 5.-Muestra la fase de elevación cuando llega la carga a la parte superior de la torre.
Figura 6.-Detalle de la góndola en su desplazamiento horizontal; se muestra sin rotor para apreciar el carro desplazable por el carril.
Figura 7.- Vista de la góndola con rotor situada en la vertical del eje de la torre, antes de ser colocada en su lugar de ubicación.
Figura 8.-Muestra el aerogenerador instalado, habiéndose retirado la estructura soporte.
Realización preferente de la invención
De acuerdo con las figuras, como trabajo inicial en el procedimiento de elevación es preciso instalar en la torre (1), en su parte superior, una estructura soporte (2) que presenta una parte vertical (3) que se asegura mediante anclajes (4) a la torre (1), perpendicular a otra parte horizontal (5) que se dispone paralela al suelo. La parte horizontal (5) presenta un tramo situado encima del extremo de la torre (1), con
unas dimensiones que, al menos, sean equivalentes a la
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anchura del extremo superior de la torre más la anchura de la góndola (7). Este diseño resulta ventajoso para posibilitar la elevación de la góndola (7) y/o el rotor (8), y permitir el movimiento horizontal una vez la carga ha alcanzado la cima de la torre (1).
La estructura soporte (2) se conforma por un entramado de vigas que son dos vigas en paralelo formando la parte horizontal (5), vinculadas a otra viga de mayor anchura que forma la parte vertical (3) anclada a la torre (1).
La estructura soporte contiene un carro (10) desplazable horizontalmente por la parte horizontal (5) mediante un carril; en este modo de realización se mueve por el tramo (6) de la parte horizontal (5) que se encuentra encima del extremo de la torre (1).
La estructura soporte (2) contiene un sistema de poleas (9), con al menos una polea que está vinculada al carro (10), siendo en este modo de realización preferente un polipasto.
El anclaje (4) mediante el que se instala esta estructura soporte (2) se dispondrá próximo a la cima de la torre y se realiza mediante pernos que se enroscan en una serie roscas hembras a modo de esperas embebidas en la estructura de la torre (1), hormigón o material similar, distribuidas por el perímetro de la torre (1) de manera conveniente para su función.
La invención contiene también uno o varios dispositivos de elevación (11) que son cabrestantes anclados a la cimentación. En la posición inicial, la góndola (7) del aerogenerador se situará de manera diametralmente opuesta a los dispositivos de elevación
(11) respecto a la torre (1). Preferentemente, serán dos
cabrestantes con un cable (12) cada uno de ellos que
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ascienden desde su posición hasta la estructura soporte
(2) hasta llegar cada uno de los cables (12) al sistema de poleas (9), polipasto, dividiéndose en este punto cada uno de los cables en dos cables, de forma que descienden cuatro cables, dos por cada polipasto, para asegurar al elemento de desplazamiento (13) que consiste en una plataforma que contiene ruedas o rodamientos que le permiten desplazarse verticalmente por la superficie de la torre (1).
En otro modo de realización, con objeto de conseguir condiciones de seguridad y estabilidad, la torre (1) puede contener un sistema de guiado formado por uno o más carriles adosados a la superficie de la torre, que faciliten la elevación de la góndola (7) y/o el rotor (8) y el movimiento del elemento de desplazamiento (13).
La góndola (7) se colocará antes de la fase de ascensión en el elemento de desplazamiento (13). El aseguramiento de la góndola (7) a dicho elemento de desplazamiento (13) se realizará por medios convencionales. Una vez se ha realizado el anterior trabajo comienza la fase de ascensión con el funcionamiento de los dispositivos de elevación (11), cabrestantes, que realizan un tiro de manera constante, sin aceleraciones que perjudicarían la ascensión.
A una determinada altura, tal que permita la colocación, se detendrá la elevación para instalar el rotor (8) en la góndola (7). Este trabajo se realizará con el concurso de grúas móviles autopropulsadas, continuando posteriormente con la elevación hasta el final del recorrido vertical, para situarse la góndola
(7) y/o el rotor (8) a una altura por encima del extremo superior de la torre (1).
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En este momento entrará en funcionamiento el carro (10) que permite que se mueva en sentido horizontal la carga hasta situarse en la vertical coincidente con el eje de la torre, ejerciendo hasta este momento la fuerza de tiro del carro el/los dispositivos de elevación (11), cabrestantes. Una vez está en esa posición se la hace descender mediante el funcionamiento del sistema de poleas (9) hasta encajar la góndola (7) en el extremo superior de la torre, en la corona del aerogenerador. Como se ha expresado anteriormente, se podrá ascender primero la góndola y luego el rotor o realizar la ascensión de ambas cargas conjuntamente.
Después de estar el aerogenerador configurado, con la góndola y el rotor en lo alto de la torre, se procede al desmontaje de la estructura soporte (2), quedando embebidos en la zona superior de la torre los elementos que conforman el anclaje (4) por si fuese necesario para las labores de reparación del aerogenerador.
Debe entenderse que la invención ha sido descrita según la realización preferida de la misma, por lo que puede ser susceptible de modificaciones siempre y cuando dichas alteraciones no varíen sustancialmente las características del invento que se reivindican a continuación.

Claims (16)

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    09-12-2014
    REIVINDICACIONES
    1.- Grupo de elementos para la elevación de la
    góndola y/o el rotor del aerogenerador y la instalación en su lugar de ubicación en extremo superior de la torre (1), caracterizado porque comprende:
    .- una estructura soporte (2) anclada en la parte superior de la torre (1).que presenta una parte horizontal (5) que se dispone paralela al suelo y una parte vertical (3), perpendicular al horizontal, que se asegura mediante anclajes (4) a la torre (1), conteniendo la estructura soporte (2) un carro (10) que se desplaza horizontalmente por un carril por la parte horizontal (5) y un sistema de poleas (9) con al menos una polea.
    .-uno o más dispositivos de elevación (11) de cargas con al menos un cable (12).
    .-un elemento de desplazamiento (13) que se desplaza verticalmente en la torre (1).
  2. 2.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 1, caracterizado porque la estructura soporte (2) son dos vigas en paralelo formando la parte horizontal (5), vinculadas a otra viga de mayor anchura que forma la parte vertical (3) y que está anclada a la torre (1).
  3. 3.- Grupo de elementos para la elevación, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la parte horizontal (5) de la estructura soporte (2) contiene un tramo (6) que se encuentra encima del extremo de la torre (1) y que presenta dimensiones este tramo (6) equivalentes a la anchura del extremo superior de la torre (1) más la
    anchura de la góndola (7).
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    imagen3
    imagen4
  4. 4.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 3, caracterizado porque el carro (10) se desplaza por el tramo (6) de la parte horizontal (5) situado encima del extremo de la torre (1).
  5. 5.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema de poleas (9) se encuentra vinculado con el carro (10).
  6. 6.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 5, caracterizado porque el sistema de poleas (9) consiste al menos en un polipasto.
  7. 7.- Grupo de elementos para la elevación, según cualquiera de la reivindicación anterior, caracterizado porque cada uno de los cables (12) se dividen en dos en la estructura soporte (2) tras pasar cada uno de ellos por un polipasto (9).
  8. 8.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 1, caracterizado porque los cables
    (12) ascienden desde el dispositivo de elevación (11) de cargas hasta la estructura soporte (2) para asegurar al elemento de desplazamiento (13).
  9. 9.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de elevación (11) de cargas es un cabrestante anclado en la base de la torre (1).
  10. 10.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 1, caracterizado porque los anclajes
    (4)
    mediante los que se instala la estructura soporte
    (2)
    se disponen próximos a la cima de la torre (1) y son pernos que se enroscan a una o varias roscas hembras que quedan embebidas en la torre (1).
  11. 11.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de
    desplazamiento (13) consiste en una plataforma que
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    imagen6
    imagen7
    contiene ruedas o rodamientos que le permiten su movimiento por la superficie de la torre (1).
  12. 12.- Grupo de elementos para la elevación, según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de desplazamiento (13) está configurado por un sistema de guiado formado por uno o más carriles adosadas a la superficie de la torre (1).
  13. 13.-Procedimiento para la elevación de la góndola y/o el rotor del aerogenerador y la instalación en su lugar de ubicación en extremo superior de la torre (1), caracterizado porque comprende las siguientes fases:
    .- Instalación en la parte superior de la torre mediante anclajes (4) de una estructura soporte (2), incorporando a dicha estructura al menos un sistema de poleas (9) vinculado a un carro (10) que se puede desplazar horizontalmente por la estructura soporte (2) mediante un carril.
    .-Instalación en la base de la torre de, al menos, un dispositivo de elevación (13) con al menos un cable (12).
    .-Instalación del cable/s (12) desde el dispositivo de elevación (13) hasta el sistema de poleas (9), para que descienda el cable/s (12) hasta la posición de un elemento de desplazamiento (13) que se desplaza por la superficie de la torre (1).
  14. 14.-Procedimiento, según reivindicación anterior, caracterizado porque incluye la fase de ascensión del elemento de desplazamiento (13) con la góndola (7) hasta una determinada altura en la que se colocará el rotor (8), siguiendo la ascensión hasta la cima de la torre (1).
  15. 15.- Procedimiento, según las reivindicaciones 13 y 14, caracterizado porque incluye la fase de realizar el
    imagen8
    imagen9
    imagen10
    movimiento horizontal de la góndola (7) y/o el rotor (8) mediante el funcionamiento del carro (10) que es movido por el dispositivo de elevación (11) de cargas y, posteriormente, con el funcionamiento del sistema de
    5 poleas (9), encajar la góndola en el extremo superior de la torre (1).
  16. 16.- Procedimiento para la elevación del rotor y la góndola en la torre del aerogenerador, según las reivindicaciones de 13 a 15, caracterizado porque una vez está instalada la góndola (7) y el rotor (8) se procede a retirar la estructura soporte (2) dejando embebidos en la torre los elementos que conforman el anclaje (4).
    imagen11
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