ES2545038A1 - Sistema constructivo para torres eólicas - Google Patents

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Abstract

Sistema constructivo para torres eólicas.#El sistema de la invención presenta una pluralidad de mejoras frente a los sistemas convencionales para la construcción de torres eólicas a base de tramos de hormigón armado, en orden a reducir sensiblemente los costes de fabricación. Entre ellas cabe destacar la obtención de un perfil quebrado a partir de tramos tronco-cónicos que se asemeje lo más posible al perfil curvo ideal previsto para la torre, así como el empleo de cables pretesos adherentes que se tensan en factoría antes de colocar la ferralla, y tendones que transcurren por el interior de las dovelas, que permiten relacionar varias dovelas entre sí, la reducción en el espesor de las dovelas conjuntamente con la disposición de la ferralla en una sola capa, así como otras mejoras que se describen a lo largo de la presente invención.

Description

SISTEMA CONSTRUCTIVO PARA TORRES EOLICAS
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN 5
La presente invención se refiere a un sistema constructivo para torres eólicas, del tipo de las constituidas a partir de dovelas obtenidas en hormigón.
El objeto de la invención es proporcionar una estructuración sencilla de los elementos que 10 participan en la torre, de manera que se obtenga una mayor sencillez en la ejecución de los moldes y de la geometría de las dovelas fabricadas, reduciéndose los tiempos de control y su coste, consiguiendo además mayor precisión en la fabricación de estos elementos.
Es además objeto de la invención reducir el espesor general de las dovelas, y 15 consecuentemente el volumen de hormigón necesario para la obtención de las mismas, con el consecuente ahorro de costes y mayor facilidad de montaje debido a su menor peso.
Asimismo, es igualmente objeto de la invención reducir la necesidad de mano de obra de ferrallistas y los tiempos de colocación de dicha ferralla. 20
Estas y otras ventajas que se derivan de la nueva estructuración se irán viendo a lo largo de la presente memoria.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 25
En el ámbito de aplicación práctica de la invención, el de las torres eólicas obtenidas a base de dovelas fabricadas en hormigón, la torre propiamente dicha se obtiene a partir de una pluralidad de módulos que se disponen verticalmente, obtenidos a partir de la unión de dos o mas dovelas, de manera que el perfil de la torre no es recto, sino que presenta unos 30 radios de curvatura del orden de 1000 a 5000m de radio.
Esto supone una enorme complejidad en lo que se refiere a la obtención de los moldes de las dovelas que participan en la torre, lo que se traduce en un exhaustivo control y unos
costes de fabricación sumamente elevados.
Si bien son conocidas igualmente torres cuyo perfil es completamente recto, con una cierta inclinación, la realidad es que, este tipo de torres solo son aptas para pequeñas alturas, dado que, sobrepasada cierta altura, la anchura de la torre a nivel inferior debe ser 5 sumamente mayor que la anchura de la misma en niveles superiores, de forma no lineal.
A esta problemática, hay que añadirle la relativa a la complejidad estructural de este tipo de sistemas constructivos en lo que a las juntas entre módulos y dovelas se refiere, a los elevados espesores utilizados y empleo de dobles capas de ferralla, así como el tesado de 10 las diferentes piezas, todo lo cual se traduce en unos costes importantes, que seria deseable minimizar.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
15
El sistema constructivo para torres eólicas que la invención propone resuelve de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, merced a una solución sencilla pero de gran eficacia.
De forma mas concreta, se ha previsto que los módulos verticales en que se divide la torre, 20 obtenidos mediante el empleo de dos o mas dovelas, estén obtenidos a partir de tramos tronco cónicos de directriz recta.
Dichos módulos presentarán un perfil recto, si bien la inclinación de los mismos será distinta, en contra de lo que sucede en las torres de perfil recto, de manera que el perfil final 25 obtenido si bien no es curvo, se adapta a la curva “ideal” a partir de diferentes tramos de distintas inclinaciones, de manera que, dado que los radios de curvatura ideales son del orden de 1000 a 5000 metros, la torre obtenida prácticamente no tiene repercusión visual ni estructural con respecto al perfil “ideal”, manteniéndose las cuantías de armadura.
30
Sin embargo, esta simplificación estructural reduce drásticamente los costes de fabricación al precisar unos moldes mucho mas sencillos, reduciéndose los tiempos de control y los costes, con mayor precisión en la fabricación de las dovelas.
De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto que en sustitución de los clásicos medios de fijación en las juntas horizontales entre dovelas, en las que participaban pernos pretensados y barras pasivas, las dovelas se relacionen verticalmente entre si a partir de tendones de cable, que discurren verticalmente por el interior de las dovelas, y se hacen pasar por respectivos orificios practicados en respectivos elementos 5 prominentes de los bordes que se definen en la junta, de manera que un mismo tendón de una dovela se relaciona por uno de sus extremos con la dovela inmediatamente superior, y por el otro extremo con la dovela inmediatamente inferior.
Estos elementos colaboran en resistir los esfuerzos de funcionamiento en servicio del 10 conjunto de la torre, de manera que no se trata de elementos adherentes, sino que están enfundados con un revestimiento y se tesan en el parque tras el montaje de los tramos de la torre.
Similar estructuración se ha previsto a la hora de fijar la torre a la cimentación de manera 15 que en sustitución de los clásicas barras pasivas y pernos pretensados salientes de la zapata que se anclaban al extremo inferior de la dovela en la base de la torre, se ha previsto que de la propia zapata emerjan tendones de cable que se hacen pasar por conductos verticales en el extremo inferior de las dovelas del tramo 1º hasta empalmar con tendones de estas dovelas, tesándose por encima de la junta horizontal entre el primer y el segundo 20 tramo.
De esta forma los tendones presentan una longitud suficientemente amplia para que el alargamiento, al tesarlos, sea suficientemente grande para que las pérdidas que se producen en el anclaje de las cuñas, al retirar los gatos, no disminuyan excesivamente el 25 alargamiento del tesado y por lo tanto la tensión del tendón.
De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto reducir el espesor general de las dovelas, reduciendo así el peso, lo que facilita el montaje de los tramos en el parque eólico, sobre todo en torres de gran altura. 30
Para ello, se ha previsto que la ferralla vaya dispuesta en una sola capa, en vez de en las dos capas convencionales.
Paralelamente, se ha previsto el uso de armaduras pretesas como parte de la armadura 35
activa, de manera que además de los tendones que discurren por el interior de las dovelas, se disponen cordones adherentes que se tensan en fábrica antes de colocar en el molde la ferralla general de la dovela, antes del hormigonado de la misma.
Estos cordones colaboran con la armadura general de la dovela para resistir los esfuerzos 5 de funcionamiento en servicio de la torre, teniendo adicionalmente dos funciones; por un lado, resistir los esfuerzos de la dovela en las operaciones de manipulación de la misma, desmoldeo, acopio, transporte y premontaje, y paralelamente servir de apoyo y fijación de las parrillas de ferralla en la mayor parte de la superficie de la dovela, eliminando parte de los elementos de separación de la ferralla y manteniendo los recubrimientos de hormigón 10 previstos.
La especial configuración de la disposición de la ferralla en una sola capa, conjuntamente con la fijación mediante una capa de armaduras pretesas, puede reducir la necesidad de mano de obra de ferrallistas y los tiempos de colocación de la ferralla. 15
De acuerdo con otra de las características de la invención, se ha previsto la inclusión de los anclajes de izado y manipulación en las zonas regruesadas de la base y la cabeza de la dovela, de manera que, al reducir el espesor general de la dovela no es preciso suplementar localmente el espesor para colocar los correspondientes anclajes. 20
De esta forma, el sobreespesor en los extremos permite situar con holgura los anclajes de manipulación, disminuyendo incluso su número de 4 a 2 unidades en cada extremo.
Finalmente, cabe destacar el hecho de que, opcionalmente, los cajetines que se definen en 25 las juntas de unión horizontales para alojar los extremos activos y pasivos de tesado de los tendones pueden ser eliminados, modificando la geometría de dichos extremos de las dovelas, lo que supone una simplificación en la fabricación de las mismas facilitando los trabajos de tesado en el parque eólico.
30
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha 35
descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una vista en perfil de una torre eólica, cuya escala ha sido deformada 5 verticalmente para poder advertir con mayor facilidad el perfil teórico de la torre y el perfil real de la misma.
La figura 2.- Muestra una vista esquemática en perspectiva de un tramo constituido por varias dovelas. 10
La figura 3.- Muestra un detalle en sección vertical del perfil de unión entre dovelas, correspondiente a una primera variante de realización en la que se definen cajetines para alojar los extremos activos y pasivos de tesado de los tendones.
15
La figura 4.- Muestra una vista similar a la de la figura 3, pero correspondiente a una variante de realización en la que se eliminan los cajetines para alojar los extremos activos y pasivos de tesado de los tendones.
Las figuras 5 y 6.- Muestran sendos detalles en sección secuenciales de los medios de 20 fijación de la dovela inferior a la zapata.
La figura 7.- Muestra, finalmente un detalle en sección de acuerdo con un plano de corte horizontal de una dovela, en orden a poder visualizar la armadura que participa en la misma.
25
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se puede ver en las figuras referidas, y en especial en las figuras 1 y 2, la torre (1) de la invención se constituye a partir de una serie de tramos verticales (2) obtenidos a su vez a partir de dos o mas dovelas (4), de manera que, frente al perfil teórico ideal curvo (3), que 30 por cálculos debería presentar la torre, se ha previsto que dicho perfil se obtenga a partir de segmentos rectos (13), para lo cual los tramos verticales que participan en la torre presentan una configuración en tronco de cono de directriz recta.
Consecuentemente, los distintos tramos de la torre presentarán un perfil recto, si bien la inclinación de los mismos será distinta, en contra de lo que sucede en las torres de perfil recto convencionales.
Tal y como se puede observar en las figuras 3 y 4, y de acuerdo con otra de las 5 características de la invención, se ha previsto que en sustitución de los clásicos medios de fijación en las juntas horizontales entre dovelas, las dovelas se relacionen verticalmente entre si a partir de tendones de cable (5), que discurren verticalmente por el interior de las dovelas emergiendo en ambos extremos en posición perfectamente vertical para permitir en el proceso de montaje su introducción por respectivos orificios (6) practicados en 10 respectivos elementos prominentes (7) de los bordes que se definen en la junta horizontal de las dovelas (4), de manera que un mismo tendón (5) de una dovela se relaciona por uno de sus extremos con la dovela inmediatamente superior, y en el otro extremo con la dovela inmediatamente inferior, mediante los correspondientes anclajes activos (8), y pasivos (8’).
15 Los tendones (5), tal y como se ha comentado con anterioridad, están enfundados con un revestimiento y se tesan en el parque tras el montaje de los tramos de la torre.
De acuerdo ya con las figuras 5 y 6, a la hora de fijar la torre a la cimentación o zapata (9) se ha previsto que de la misma emerjan respectivos tendones verticales (5’’), que mediante 20 empalmes (10) se fijan a tendones (5) de las dovelas que van a formar el primer tramo de torre, las cuales incorporan unos orificios longitudinales (11) por los que se hacen pasar estos tendones, tesándose por encima de la junta horizontal entre el primer y el segundo tramo, de modo que los tendones tengan una longitud suficientemente amplia para que el alargamiento al tesarlos, sea suficientemente grande para que las pérdidas que se 25 producen en el anclaje de las cuñas, al retirar los gatos, no disminuyan excesivamente el alargamiento del tesado y por lo tanto la tensión del tendón.
En cuanto al espesor de las dovelas (4) se ha previsto que el mismo se vea reducido, reduciendo así el peso, lo que facilita el montaje de los tramos en el parque eólico, sobre 30 todo en torres de gran altura.
Para ello, y tal y como se observa en la figura 7, se ha previsto que la ferralla (12) vaya dispuesta en una sola capa, en vez de en las dos capas convencionales.
35
De forma mas concreta, se ha previsto el uso de armaduras pretesas como parte de la armadura activa, de manera que además de los tendones (5) que discurren por el interior de las dovelas, se disponen los cordones o tendones (5’) adherentes que se tensan en fábrica antes de colocar en el molde la ferralla general de la dovela, antes del hormigonado de la misma. 5
Estos cordones o tendones (5’), tal y como se ha comentado anteriormente colaboran con la armadura general de la dovela para resistir los esfuerzos de funcionamiento en servicio de la torre, teniendo adicionalmente dos funciones; por un lado, resistir los esfuerzos de la dovela en las operaciones de manipulación de la misma, desmoldeo, acopio, transporte y 10 premontaje, y paralelamente servir de apoyo y fijación de las parrillas de ferralla en la mayor parte de la superficie de la dovela, eliminando parte de los elementos de separación de la ferralla y manteniendo los recubrimientos de hormigón previstos.
La reducción de espesor anteriormente comentada hace necesario desplazar los anclajes 15 de izado y manipulación a las zonas de la base y la cabeza de la dovela (4), correspondientes con los sectores prominentes de mayor espesor (7). Dicho sobreespesor permite situar con holgura los anclajes, disminuyendo incluso su número de 4 a 2 unidades.
Finalmente, y de acuerdo nuevamente con las figuras 3 y 4, los elementos prominentes (7) 20 en los que se establecen los anclajes activos (8) y pasivos (8’) de los tendones (5), y concretamente la superficie donde se fijan dichos anclajes, puede constituir una superficie de revolución lisa, que se extiende circunferencialmente, tal y como se muestra la figura 4, o bien establecerse cajetines o rehundidos puntuales, radialmente distribuidos, como en el ejemplo de la figura 3. 25

Claims (1)

  1. R E I V I N D I C A C I O N E S
    1ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, del tipo de las constituidas a partir de una serie de tramos verticales (2) de hormigón armado, obtenidos mediante la unión de dos o mas dovelas (4), caracterizado porque los distintos tramos (2) que participan en la torre 5 presentan una configuración tronco-cónica de directriz recta, de distinta inclinación para cada tramo, de modo que se obtenga un perfil quebrado lo mas aproximado al perfil curvo teórico y óptimo previsto para la torre.
    2ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicación 1ª, caracterizado porque 10 las dovelas (4) que participan en los tramos (2) en los que se divide la torre se relacionan verticalmente entre si a partir de tendones (5) de cable, que discurren verticalmente por el interior de las dovelas, emergen en ambos extremos en posición perfectamente vertical, y se hacen pasar por respectivos orificios (6) practicados en respectivos elementos prominentes (7) de los bordes que se definen en la junta horizontal de las dovelas (4), de 15 manera que un mismo tendón (5) de una dovela se relaciona por uno de sus extremos con la dovela inmediatamente superior, y por el otro extremo con la dovela inmediatamente inferior.
    3ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicación 2ª, caracterizado porque 20 los tendones (5), están enfundados con un revestimiento no adherente.
    4ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicaciones 1ª a 3ª, caracterizado porque para la fijación de la torre a la zapata, se ha previsto que de la zapata (9) emerjan respectivos tendones (5’’), que mediante empalmes (10) se fijan a los tendones (5) de las 25 dovelas que van a formar el primer tramo de torre, las cuales incorporan unos orificios longitudinales (11) por los que se hacen pasar estos tendones, tesándose por encima de la junta horizontal entre el primer y el segundo tramo de la torre.
    5ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicación 1ª, caracterizado porque 30 las dovelas presentan un menor espesor del convencional, de manera que la ferralla (12) va dispuesta en una sola capa.
    6ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicación 2ª y 5ª, caracterizado porque las dovelas (4) incluyen armaduras pretesas como parte de la armadura activa, de 35
    manera que además de los tendones (5) que discurren por el interior de las dovelas, se disponen los cordones o tendones (5’) adherentes que se tensan en fábrica antes de colocar en el molde la ferralla general de la dovela, previo al hormigonado de la misma.
    7ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicación 5ª, caracterizado porque 5 las zonas de la base y la cabeza de la dovela correspondientes con los sectores prominentes (7) presentan un sobreespesor, sobre los que se establecen los anclajes de izado y manipulación y los anclajes activos (8) y pasivos (8’) de los tendones (5).
    8ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicación 2ª, caracterizado porque 10 los anclajes activos (8) y pasivos (8’) de los tendones (5), se disponen sobre una superficie lisa de revolución que se extiende circunferencialmente.
    9ª.- Sistema constructivo para torres eólicas, según reivindicación 2º, caracterizado porque los anclajes activos (8) y pasivos (8’) de los tendones (5), se disponen en una serie de 15 cajetines (14) o rehundidos puntuales, radialmente distribuidos.
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