ES2630728A1 - Torre eólica reforzada - Google Patents

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Abstract

Torre eólica (1) reforzada, formada por un cuerpo hueco (2), que comprende en su interior al menos una estructura de refuerzo (3) formada por una serie de elementos longitudinales de refuerzo (4), donde cada uno de dichos elementos longitudinales de refuerzo (4) presenta sus dos extremos opuestos fijados mediante unos medios de fijación a la superficie interior del cuerpo hueco (2) de la torre en puntos situados en verticales distintas y, donde cada elemento longitudinal de refuerzo (4) tiene al menos uno de sus extremos unido mediante unos medios de unión al extremo de otro primer refuerzo (4) consecutivo con el mismo.

Description

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DESCRIPCION
Torre eolica reforzada Campo tecnico de la invencion
La presente invencion corresponde al campo tecnico de las torres eolicas, que estan formadas por un cuerpo hueco de gran altura que se encuentra sometido a una serie de cargas.
Antecedentes de la Invencion
En la actualidad con el aumento de la produccion de energias limpias, respetuosas con el medio ambiente, la energia eolica ha tenido un creciente desarrollo, generandose un incremento del numero de aerogeneradores para la obtencion de energia eolica, que suelen estarformados por una turbina, una torre de gran altura y un generador.
La torre, puede ser de hormigon armado o metalica y su construccion y problematica es asimilable a otras torres de gran altura, como por ejemplo las torres de antenas de radiodifusion o de telecomunicaciones moviles o los postes de electricidad, por lo que aunque nos centramos en las torres eolicas no es limitativo a las mismas.
Las torres metalicas estan formadas a partir de la superposition de anillos metalicos o virolas, soldados unos a otros de manera que van configurando tramos de la torre o bien, mediante la union, normalmente por atornillado, de paneles metalicos que se van uniendo tanto horizontal como verticalmente.
La torre es la encargada de transmitir las cargas gravitatorias y esfuerzos laterales de la turbina al soporte inferior,
En ambos modos de realization, existen unos inconvenientes que generan complicaciones en la construccion de estas torres y encarecen enormemente el proceso.
Uno de estos inconvenientes es el de las limitaciones dimensionales que supone el transporte de los tramos de la torre por carretera pues, aunque se divida la torre en dichos
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tramos que facilitan su desplazamiento, el diametro de los tramos inferiores tambien suele incumplir los llmites permitidos.
Los tramos inferiores son los que soportan un nivel de carga mas elevado, por lo que es necesario aumentar su diametro. Cuanto mayor sea la altura de la torre, mayor sera la dimension de los tramos inferiores.
Otro inconveniente es que, para soportar las elevadas cargas a las que la torre se ve sometida, es necesario un elevado espesor de las virolas o las placas que forman los tramos, lo que supone un gasto muy elevado en material.
Existen ademas torres que dependiendo de la altura y las cargas que deben soportar, son imposibles de disenar debido precisamente a los limites de transporte.
Una solucion adoptada en ocasiones a este problema es la realization de un primer tramo que se prolonga desde la cimentacion hacia arriba, en hormigon armado. Asi, cuantas mayores cargas mayor altura de este tramo se precisa, pero segun aumenta dicha altura de este tramo, va creciendo el coste total de la torre.
Como ejemplo del estado de la tecnica puede mencionarse el documento de referenda ES2330482 en el que se define una torre de turbina eolica que comprende varios segmentos con una seccion transversal poligonal. Cada segmento comprende varias placas planas que estan conectadas entre si para formar la seccion transversal poligonal, donde dichas placas planas estan conectadas entre si por medio de placas de empalme.
Con esta torre se trata de solucionar el problema de las limitaciones de transporte por carretera mediante la partition de cada uno de los segmentos de la torre en una serie de placas que al ser de menor tamano, cumplan ya dichas limitaciones.
No obstante, aunque de este modo se puede solucionar el inconveniente de las restricciones en el transporte por carretera, el laborioso montaje requerido de la torre, pieza por pieza, as! como el aumento del tiempo de montaje necesario, generan un incremento importante del coste economico de production.
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Ademas, esta solucion no le aporta mas rigidez a la torre, por lo que a mayor altura y mayores cargas se sigue necesitando un elevado espesor de las placas, lo que eleva significativamente el precio final de la torre.
Descripcion de la invencion
La torre eolica reforzada formada por un cuerpo hueco que aqul se presenta comprende en su interior al menos una estructura de refuerzo formada por una serie de elementos longitudinales de refuerzo, donde cada uno de dichos elementos longitudinales de refuerzo presenta sus dos extremos opuestos fijados mediante unos medios de fijacion a la superficie interior del cuerpo hueco de la torre en puntos situados en verticales distintas y, donde cada elemento longitudinal tiene al menos uno de sus extremos unido mediante unos medios de union al extremo de otro elemento longitudinal consecutivo con el mismo.
Segun una realizacion preferida, la torre eolica comprende en su interior al menos dos estructuras verticales de refuerzo formadas cada una de ellas por una serie de refuerzos que presentan forma longitudinal y estan unidos entre si de forma consecutiva por sus extremos, y donde cada estructura vertical de refuerzo esta fijada a la superficie interior del cuerpo hueco.
En este caso y en una realizacion preferente, las estructuras verticales de refuerzo presentan una variacion del espesor, que se reduce linealmente desde un valor maximo de espesor del refuerzo de forma longitudinal situado a la menor cota, hasta un valor minimo de espesor del refuerzo de forma longitudinal situado a la mayor cota.
De acuerdo con otro aspecto, en una realizacion preferente los medios de fijacion de cada extremo de los elementos longitudinales de refuerzo consisten en una soldadura directa de los mismos sobre la superficie interior del cuerpo hueco.
En otra realizacion preferente, los medios de fijacion de cada extremo de los elementos longitudinales estan formados por una soldadura o un atornillado de cada extremo a un elemento de fijacion, donde dicho elemento de fijacion esta unido a la superficie interior del cuerpo hueco por unos medios de union.
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En una realization preferente, dicho elemento de fijacion de los extremos de los elementos longitudinales consiste en las estructuras verticales de refuerzo mencionadas anteriormente, distinta para cada uno de los extremos de un mismo elemento longitudinal.
Segun un segundo modo de realization preferido, el elemento de fijacion de los extremos de los elementos longitudinales esta formado por una orejeta.
En cualquiera de estos dos modos de realization y de acuerdo con una realization preferente, los medios de union de los elementos de fijacion a la superficie interior del cuerpo hueco estan formados por una soldadura.
Segun otra realization preferente, los medios de union de los extremos de los elementos longitudinales al elemento de fijacion orejeta estan formados por una soldadura o atornillado.
De acuerdo con otro aspecto, en una realization preferente, los medios de union de extremos consecutivos de los elementos longitudinales estan formados por una soldadura de los mismos.
Segun otra realization preferente, los medios de union de extremos consecutivos de los elementos longitudinales de refuerzo estan formados por un atornillado de los mismos.
De acuerdo con una realization preferida, los elementos longitudinales de las estructuras de refuerzo y los refuerzos de forma longitudinal de las estructuras verticales estan formados por perfiles metalicos.
Con la torre eolica reforzada que aqul se propone se obtiene una mejora significativa del estado de la tecnica.
Esto es asi pues gracias a la existencia de los refuerzos interiores descritos, se permite el diseno de torres de gran altura con diametros mas reducidos que en la actualidad, en concreto menores que el valor Ifmite establecido para el transporte por carretera. Esto reduce los costes y tiempos de montaje.
Ademas, con este diseno de torre eolica, es posible elegir la frecuencia natural de la torre con y sin el rotor y la gondola, en una amplia gama. Elio permite elegir aquella frecuencia
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que optimiza las cargas de fatiga y la carga extrema de la torre, ya que existe una relacion directa entre la frecuencia natural de la torre y las cargas generadas.
La estructura interna anade una elevada rigidez a la torre eolica y absorbe gran parte del estres del cuerpo hueco exterior. Esto genera una mejora de la resistencia a la fatiga, ademas de una reduccion de las tensiones de la estructura formada por dicho cuerpo hueco, permitiendo por tanto una disminucion del espesor de las placas o anillos que forman dicho cuerpo hueco o bien la reduccion del diametro hasta que se cumpla los limites del transporte por carretera.
Ademas dependiendo de las necesidades concretas de cada torre, puede disenarse la estructura interna de manera que no interfiera con los elementos internos de la torre, como pueden ser un elevador, una escalera, cables, etc. o bien disenarse de manera que se de mas importancia a la obtencion de una determinada frecuencia natural, a un menor coste de fabricacion.
Es por tanto una torre eolica reforzada que soluciona los problemas existentes en la actualidad en este tipo de torres y lo hace de manera sencilla y efectiva.
Breve descripcion de los dibujos
Con objeto de ayudar a una mejor comprension de las caracteristicas del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realizacion practica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripcion, una serie de dibujos donde, con caracter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La Figura 1Muestra un esquema en perspectiva del interior de la torre eolica reforzada, donde el elemento de fijacion son estructuras verticales de refuerzo.
La Figura 2.- Muestra un esquema en perspectiva del interior de la torre eolica reforzada donde el elemento de fijacion son unas orejetas.
Descripcion detallada de un modo de realizacion preferente de la invencion
A la vista de las figuras aportadas, puede observarse como en un primer modo de realizacion preferente de la invencion, la torre eolica 1 reforzada formada por un cuerpo
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hueco 2 que aqui se presenta comprende en su interior dos estructuras de refuerzo 3 formadas cada una de ellas por una serie de elementos longitudinales de refuerzo 4.
Como se muestra en la Figura 1, cada uno de estos elementos longitudinales de refuerzo 4 presenta sus dos extremos opuestos fijados mediante unos medios de fijacion a la superficie interior del cuerpo hueco 2 de la torre 1 en puntos situados en verticales distintas. Ademas, cada elemento longitudinal 4 tiene al menos uno de sus extremos unido mediante unos medios de union al extremo de otro elemento longitudinal 4 consecutivo con el mismo.
En este primer modo de realizacion preferente de la invencion, como puede observarse en la Figura 1, la torre eolica 1 comprende en su interior cuatro estructuras verticales de refuerzo 5 fijadas a la superficie interior del cuerpo hueco 2. Cada estructura vertical de refuerzo 5 esta formada por una serie de refuerzos de forma longitudinal 6. Estos refuerzos de forma longitudinal 6 estan unidos entre si de forma consecutiva por sus extremos.
En este primer modo de realizacion preferente de la invencion, las estructuras verticales de refuerzo 5 estan dispuestas sobre generatrices opuestas diametralmente dos a dos, siendo los diametros por cuyos extremos pasan dichas generatrices, perpendiculares entre si.
Asi mismo, estas estructuras verticales de refuerzo 5 presentan una variation del espesor, que se reduce linealmente desde un valor maximo de espesor del refuerzo de forma longitudinal 6 situado a la menor cota, hasta un valor minimo de espesor del refuerzo de forma longitudinal 6 situado a la mayor cota.
Los medios de fijacion de cada extremo de los elementos longitudinales de refuerzo 4 estan formados por una soldadura de cada extremo a un elemento de fijacion 5, donde dicho elemento de fijacion 5 esta unido a la superficie interior del cuerpo hueco 2 mediante unos medios de union.
Como se muestra en la Figura 1, en este primer modo de realizacion preferente de la invencion, dicho elemento de fijacion de los extremos de los elementos longitudinales 4 esta formado por una de las cuatro estructuras verticales 5 de refuerzo distinta para cada uno de los extremos de un mismo elemento longitudinal de refuerzo 4.
Asi mismo, los medios de union de estas estructuras verticales 5 de refuerzo consisten en una soldadura de las mismas a la superficie interior del cuerpo hueco 2.
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En este primer modo de realizacion preferente de la invencion, los medios de union de extremos consecutivos de los elementos longitudinales 4 estan formados por una soldadura de los mismos.
Tanto los elementos longitudinales de refuerzo 4 como los refuerzos de forma longitudinal de las estructuras verticales 6 estan formados por perfiles metalicos en este primer modo de realizacion preferente de la invencion.
Se propone en esta memoria un segundo modo de realizacion preferente de la invencion que presenta al igual que el primer modo propuesto, dos estructuras de refuerzo 3 formadas por unos elementos longitudinales de refuerzo 4 con sus extremos fijados a la superficie interior del cuerpo hueco 2 y donde al menos uno de los extremos de cada elemento longitudinal 4 esta unido al extremo de otro elemento longitudinal 4 consecutive con el mismo.
Como se muestra en la Figura 2, en este segundo modo de realizacion preferida, a diferencia de lo que se propone en el primer modo, no existen estructuras verticales 5 de refuerzo en el interior de la torre 1 eolica y los medios de fijacion de cada extremo de los elementos longitudinales 4 estan formados por un atomillado de cada extremo a un elemento de fijacion formado en este caso por unas orejetas 7 unidas a la superficie interior del cuerpo hueco 2 mediante unos medios de union.
En este segundo modo de realizacion preferente de la invencion, dichos medios de union de las orejetas 7 a la superficie interior del cuerpo hueco 2 estan formados por una soldadura.
Los elementos longitudinales de refuerzo 4 y los refuerzos de forma longitudinal de las estructuras verticales 6, estan formados por perfiles metalicos y los medios de union de los extremos consecutivos de los elementos longitudinales estan formados por una soldadura de los mismos.
Las formas de realizacion descritas constituyen unicamente ejemplos de la presente invencion, por tanto, los detalles, terminos y frases especificos utilizados en la presente memoria no se han de considerar como limitativos, sino que han de entenderse unicamente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa que proporcione
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una description comprensible asi como la informacion suficiente a! experto en la materia la informacion suficiente para aplicar la presente invention.
Con la torre eolica reforzada que aqui se presenta se consiguen importantes mejoras respecto al estado de la tecnica.
Asi pues se obtiene una torre eolica de una elevada rigidez y una mejora de la resistencia a la fatiga, que permite una reduccion del espesor de las placas o anillos que forman el cuerpo hueco o una disminucion del diametro de manera que se cumplan los limites del transporte por carretera.
Es posible por tanto la construction de torres eolicas de gran altura con un menor diametro y menor espesor de placas, lo que genera una importante reduccion del coste de la misma, ademas de la ventaja ya mencionada del cumplimento de los limites legales de transporte por carretera.
Es una torre eolica muy efectiva, que de una manera sencilla consigue aumentar la rigidez de la misma, reducir los costes y permitir mayores alturas solucionando los inconvenientes que ello supone para este tipo torres en la actualidad.
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Claims (1)

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    REIVINDICACIONES
    1- Torre eolica (1) reforzada, formada por un cuerpo hueco (2), caracterizada por que comprende en su interior a! menos una estructura de refuerzo (3) formada por una serie de elementos longitudinales de refuerzo (4), donde cada uno de dichos elementos longitudinales de refuerzo (4) presenta sus dos extremos opuestos fijados mediante unos medios de fijacion a la superficie interior del cuerpo hueco (2) de la torre en puntos situados en verticales distintas y, donde cada elemento longitudinal de refuerzo (4) tiene al menos uno de sus extremos unido mediante unos medios de union a! extremo de otro elemento longitudinal de refuerzo (4) consecutivo con el mismo.
    2- Torre eolica (1) reforzada, segun la reivindicacion 1 caracterizada por que los medios de union de extremos consecutivos de los elementos longitudinales de refuerzo (4) estan formados por un atornillado o por una soldadura de los mismos.
    3- Torre eolica (1) reforzada segun la reivindicacion 1 caracterizada por que los medios de fijacion de cada extremo de los elementos longitudinales de refuerzo (4) estan formados por una soldadura o un atornillado de cada extremo a un elemento de fijacion (5 y 7), donde dicho elemento de fijacion (5 y 7) esta unido a la superficie interior del cuerpo hueco (2) mediante unos medios de union.
    4- Torre eolica (1) reforzada segun la reivindicacion 3 caracterizada por que los medios de union de los elementos de fijacion (5 y 7) a la superficie interior de! cuerpo hueco (2) estan formados por una soldadura.
    5- Torre eolica (1) reforzada segun la reivindicacion 1 caracterizada por que los medios de fijacion de cada extremo de los elementos longitudinales de refuerzo (4) estan formados por una soldadura directa de los mismos sobre la superficie interior de! cuerpo hueco (2).
    6- Torre eolica (1) reforzada segun la reivindicacion 3 caracterizada por que el elemento de fijacion de los extremos de los elementos longitudinales de refuerzo (4) esta formado por una estructura vertical (5) de refuerzo distinta para cada uno de los extremos de un mismo elemento longitudinal de refuerzo (4).
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    7- Torre eolica (1) reforzada, segun la reivindicacion 6, caracterizada por que las estructuras verticales (5) de refuerzo estan formadas cada una de ellas por una serie de refuerzos de forma longitudinal (6) y estan unidos entre si de forma consecutiva por sus extremos.
    8- Torre eolica (1) reforzada, segun la reivindicacion 6, caracterizada por que las estructuras verticales de refuerzo (5) presentan una variacion del espesor, que se reduce linealmente desde un valor maximo de espesor del refuerzo de forma longitudinal (6) situado a la menor cota, hasta un valor minimo de espesor del refuerzo de forma longitudinal (6) situado a la mayor cota.
    9- Torre eolica (1) reforzada, segun la reivindicacion 3, caracterizada por que el elemento de fijacion de los extremos de los elementos longitudinales de refuerzo (4) esta formado por una orejeta (7).
    10- Torre eolica (1) reforzada, segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los elementos longitudinales de refuerzo (4) y los refuerzos de forma longitudinal de las estructuras verticales (6) estan formados por perfiles metalicos.
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