ES2949996T3 - Cimentación para un aerogenerador - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una cimentación (1) para un aerogenerador, comprendiendo dicha cimentación un anillo de base (2) que está dividido en una pluralidad de secciones de anillo (4) y está compuesto por elementos prefabricados de hormigón, y que comprende elementos de soporte (5). que se extienden radialmente hacia afuera desde el anillo base (2), en donde el anillo base (2) está soportado sobre los elementos de soporte (5) por nervaduras de refuerzo primarias (6), y un anillo de montaje (3) que está dividido en una pluralidad de secciones de anillo (7) y está compuesto por elementos prefabricados de hormigón, se coloca sobre el anillo base (2) y se conecta al anillo base (2). Según la invención, el anillo de montaje (3) está soportado sobre los nervios de refuerzo primarios (6) mediante nervios de refuerzo secundarios (8). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cimentación para un aerogenerador

La invención se refiere a una cimentación para un aerogenerador que comprende un anillo de base compuesto por elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo y elementos de soporte que se extienden radialmente hacia fuera desde el anillo de base, en la que el anillo de base está apoyado en los elementos de soporte por medio de nervios de arriostramiento principales y en la que un anillo de montaje que está compuesto por elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo está colocado sobre el anillo de base y conectado al anillo de base. Una cimentación de este tipo se conoce por la publicación EP 3153627 A1.

Además, la invención se refiere a una turbina eólica con una torre de turbina eólica que comprende un rotor, en la que la torre de turbina eólica está montada sobre una cimentación. La invención también se refiere a un sistema modular para producir una cimentación para un aerogenerador.

En el documento WO 2004/101898 A2 se divulga una cimentación para un aerogenerador. Tal como se describe en el mismo, se precisa un elevado esfuerzo manual y administrativo para la fabricación de la cimentación de instalaciones de energía eólica terrestres, y la fabricación requiere mucho tiempo. Dadas las dimensiones cada vez mayores de las turbinas eólicas modernas, la cimentación está expuesta a cargas muy altas y debe dimensionarse en consecuencia. Las turbinas eólicas actuales tienen una torre de hasta 150 m de altura y generan hasta 6 MW. En la mayor parte de los casos, la torre o mástil de las turbinas eólicas es de hormigón armado y se construye utilizando elementos prefabricados de hormigón. Alternativamente, la torre del molino de viento también puede estar formada por una estructura de acero.

Antes del desarrollo de cimentaciones producidas a partir de cimentaciones prefabricadas, las cimentaciones para instalaciones de energía eólica se producían esencialmente excavando un foso de cimentación, introduciendo una estructura de base granular, erigiendo un componente de cimentación, realizando los trabajos de encofrado y de refuerzo necesarios y llenando posteriormente el foso de cimentación con hormigón en obra, en las que el hormigón se transportaba al sitio de trabajo como hormigón preparado por camiones hormigonera y se vertía en el foso de cimentación. El componente de cimentación central presenta habitualmente una configuración cilíndrica hueca y, por lo general, se prefabricaba y se transportaba como una unidad al lugar de montaje en cuestión.

La fabricación de una cimentación para un molino de viento utilizando hormigón en obra está asociada con una serie de desventajas. Requiere una logística compleja para la planificación de las actividades de fabricación en el sitio de construcción y está asociada, con respecto a la erección del encofrado y de la estructura de refuerzo, así como con respecto al transporte y el vertido del hormigón, a operaciones en el sitio de construcción costosas y que requieren mucho tiempo. Esto es especialmente cierto si se considera que es posible que se requieran hasta 1000 m3 de hormigón para cimentaciones grandes.

Para mejorar el proceso de construcción de una cimentación, ya en el documento WO 2004/101898 A2 se ha propuesto construir la cimentación utilizando elementos prefabricados de hormigón. Dichos elementos de hormigón se fabrican en una instalación de prefabricados de hormigón y se transportan al sitio de trabajo, donde se colocan en posición mediante el uso de una grúa y después se conectan entre sí. De esta manera, la duración de las operaciones de construcción en el sitio de trabajo puede reducirse considerablemente. Los elementos prefabricados de hormigón, cuando están conectados entre sí, forman una cimentación que comprende un pedestal central y una pluralidad de elementos de soporte, cada uno de los cuales sobresale radialmente hacia fuera desde el pedestal. El pedestal puede presentar una sección transversal circular o poligonal. Cada elemento prefabricado de hormigón forma uno de los elementos de soporte y una sección de anillo asociada del pedestal. Las secciones de anillo del pedestal están conectadas entre sí mediante bridas roscadas. Tal como se describen en el documento WO 2004/101898 A2, los elementos prefabricados de hormigón pueden estar reforzados con acero. Una vez formada la cimentación, la torre o mástil del molino de viento se erige sobre el pedestal y se ancla al pedestal por medio de pernos de anclaje.

Mediante el uso de elementos prefabricados de hormigón, los elementos se pueden fabricar en un entorno controlado, para poder mejorar la calidad del hormigón endurecido. Desde un punto de vista financiero, los moldes utilizados en una instalación de prefabricación se pueden reutilizar muchas veces antes de que sea necesario reemplazarlos, por lo que el coste del molde o, respectivamente, del encofrado por unidad es menor que en la producción de hormigón en obra, en la que cada vez es necesario erigir específicamente un encofrado. Aunque el encofrado se pueda utilizar varias veces, debe transportarse de un lugar a otro y limpiarse adecuadamente.

Las turbinas eólicas están expuestas a cargas y esfuerzos de carácter específico que la cimentación debe absorber. El propio viento actúa de forma impredecible y cambiante. Por otra parte, a medida que crecen las instalaciones, actúan sobre la estructura componentes de carga dinámica debidos a vibraciones y resonancias. Además, las torres con una altura de 100 metros o más, debido al momento de vuelco generado, transfieren cargas excéntricas considerables a la cimentación. A este respecto, el hormigón de la cimentación debe resistir la compresión que se produce en la zona comprimida y la estructura de refuerzo del hormigón debe absorber las fuerzas de expansión en la parte opuesta de la cimentación debido a que el propio hormigón presenta una resistencia a la expansión relativamente baja. Las cimentaciones producidas con elementos prefabricados de hormigón armado tienen la ventaja de que las prestaciones y la calidad del hormigón, así como la calidad de la fabricación, en particular del posprocesamiento y del proceso de endurecimiento, son mayores, lo que se traduce en un menor riesgo de formación de fisuras y una mayor resistencia frente a cargas dinámicas y estáticas. Esto es particularmente cierto debido a que el endurecimiento del hormigón se realiza en condiciones controlables y, por lo tanto, no existe ningún tipo de riesgo climático en el sitio de construcción.

En general, es deseable montar la torre o, respectivamente, mástil del molino de viento directamente sobre la cimentación. Sin embargo, la fijación de la torre a la cimentación no está estandarizada, sino que debe adaptarse a las circunstancias específicas de la construcción del aerogenerador respectivo. Así, los aerogeneradores varían en las dimensiones y la forma de la torre, en el material de la torre (acero u hormigón) y en el tipo de la fijación prevista (por ejemplo, pernos de anclaje o arriostramiento por cable). Por lo tanto, es necesario adaptar la cimentación a estas circunstancias, lo que, no obstante, es desventajoso en el caso de cimentaciones con piezas prefabricadas de hormigón, dado que no es posible una producción en serie estandarizada de dichas cimentaciones.

Otra desventaja de las cimentaciones compuestas por piezas prefabricadas de hormigón es que los elementos de hormigón deben transportarse desde la fábrica hasta el lugar de erección del molino de viento. El objetivo general de minimizar la cantidad de piezas prefabricadas de hormigón que componen la cimentación ha dado como resultado elementos de hormigón grandes y voluminosos, que son particularmente complicados de transportar. Sin embargo, para permitir el transporte con los vehículos de transporte por carretera generalmente disponibles, se deben respetar las dimensiones máximas de transporte, que el componente que se va a transportar no debe exceder.

En el documento WO 2018/055444 A1, en este sentido, se ha propuesto una cimentación para un aerogenerador en la que el pedestal de la cimentación está dividido en dirección vertical en una sección de anillo de base inferior y una sección de anillo adaptador superior, cada una de las cuales está compuesta por elementos prefabricados de hormigón. Como resultado, los elementos de hormigón de la sección del anillo de base siempre se pueden diseñar de la misma manera sin tener que realizar ajustes específicos del fabricante para la zona de la torre. Por medio de esta invención se posibilitó producir en serie los elementos de hormigón que forman la sección del anillo de base. Los ajustes estructurales en la zona de la torre se proporcionan en la cimentación según el documento WO 2018/055444 A1 por la sección de anillo adaptador. La sección de anillo adaptador establece la conexión óptima en términos de fuerza entre la cimentación con piezas prefabricadas, es decir, la sección de anillo de base, y la torre del aerogenerador y da lugar, por lo tanto, a una estandarización mejorada de la cimentación con piezas prefabricadas.

Es un hecho bien conocido en el negocio de los aerogeneradores que incluso un ligero aumento de la altura en el posicionamiento del rotor de una turbina eólica dará como resultado un aumento significativo en el rendimiento energético del aerogenerador en cuestión. Los costes de inversión para realizar un posicionamiento más alto del rotor a menudo se amortizan durante la vida útil, por lo que los operadores de aerogeneradores siempre se esfuerzan por poder erigir los mástiles más altos posibles para los rotores. Al mismo tiempo, sin embargo, deben seguir utilizándose mástiles prefabricados económicos, que pueden suministrarse en determinadas graduaciones de altura. No obstante, cuando se utilizan dichos mástiles, la altura de posicionamiento del rotor a menudo se encuentra por debajo de la altura máxima autorizada para un proyecto de aerogenerador. Sin embargo, el uso del siguiente mástil estandarizado más largo daría como resultado que se excediera la altura de construcción autorizada.

Por lo tanto, el objetivo de la invención consiste en seguir desarrollando una cimentación del tipo mencionado al principio de modo que se pueda llevar a cabo un ligero aumento de la altura en el posicionamiento del rotor en el viento sin tener que hacerlo utilizando un mástil con una altura significativamente mayor.

Para lograr este objetivo se especifica una cimentación según la reivindicación 1 o, respectivamente, un sistema modular para su producción según la reivindicación 17. A este respecto, una cimentación del tipo mencionado al principio se ve perfecciona según la invención por el hecho de que el pedestal se soporta por medio de nervios de arriostramiento secundarios en los nervios de arriostramiento principales. Debido al hecho de que el anillo de montaje con sus nervios de arriostramiento secundarios se soporta en los nervios de arriostramiento principales, que se extienden hacia fuera desde el anillo de base, el anillo de montaje puede diseñarse un poco más alto sin temer que se produzca un soporte insuficiente contra las cargas de pandeo. El arriostramiento del anillo de montaje se puede extender hasta el extremo superior del anillo de montaje para que incluso las cimentaciones excepcionalmente altas se soporten de forma segura. Por lo tanto, partiendo de un nivel de base para el soporte de la cimentación, el mástil puede elevarse un poco con un anillo de montaje correspondientemente más alto, de manera que se logre un posicionamiento más alto deseado del rotor de un aerogenerador. Por lo tanto, la altura de construcción máxima permitida también se puede lograr si un mástil prefabricado es significativamente demasiado corto en comparación con la altura autorizada, pero un mástil prefabricado más largo excedería la altura autorizada. La presente invención permite así construir con piezas prefabricadas, en particular piezas prefabricadas de hormigón, instalaciones de energía eólica de forma rentable y flexible que están optimizadas con respecto a su altura, lo que aumenta el rendimiento energético y, por tanto, la rentabilidad de la instalación de energía eólica.

Adicionalmente a las adaptaciones estructurales requeridas por la torre, el diseño del anillo de montaje puede, si se desea, considerar otras funciones. Por ejemplo, el anillo de montaje puede presentar una entrada, tal como, por ejemplo, una abertura a la torre. Además, el anillo de montaje puede estar provisto de puntos de fijación prefabricados para alojar cables de conexión a la red y/o un dispositivo de alimentación eléctrica o presentar un alojamiento prefabricado para instalaciones eléctricas. Además, el anillo de montaje puede presentar escaleras o preparaciones estructurales para ascensores dispuestas en el interior del espacio delimitado por el anillo de montaje.

Otra ventaja del diseño según la invención resulta del hecho de que la división en altura de la cimentación en un anillo de base y un anillo de montaje da lugar a una reducción en la altura de los componentes de los elementos prefabricados de hormigón, de tal manera que se posibilita el cumplimiento de una altura de transporte máxima especificada de, por ejemplo, 4,0 m.

Preferentemente, una sección de anillo del anillo de base está diseñada de una sola pieza con al menos un elemento de soporte que se extiende radialmente hacia fuera desde la sección circunferencial del anillo de base y con un nervio de arriostramiento principal, en cada caso como un elemento prefabricado de hormigón. Según esta forma de realización preferida de la presente invención, dicho elemento prefabricado de hormigón se produce por colada y se obtiene directamente del molde de colada. Esto representa una simplificación del procedimiento de fabricación en comparación con un procedimiento en el que deben ensamblarse varias piezas de hormigón.

Según la presente invención, una sección de anillo del anillo de montaje está formada de una sola pieza con al menos un nervio de refuerzo secundario, en cada caso como un elemento prefabricado de hormigón, lo que aporta las mismas ventajas que se acaban de mencionar con respecto al anillo de base.

Por lo tanto, cada uno de los elementos prefabricados de hormigón presenta preferentemente una sección de anillo interior similar a un segmento de anillo, formando las secciones de anillo de todos los elementos de hormigón que forman el anillo de base y el anillo de montaje una estructura cerrada en forma de anillo en su posición yuxtapuesta, que encierra un espacio hueco interior de la cimentación. Cada uno de los elementos prefabricados de hormigón también presenta preferentemente una sección radialmente exterior que, en el caso de los elementos que forman el anillo de base, forma los elementos de soporte y los nervios de arriostramiento principales y, en el caso del anillo de montaje, los nervios de arriostramiento secundarios.

Preferentemente, la invención se ve perfeccionada por el hecho de que un elemento prefabricado de hormigón del anillo de base comprende al menos dos elementos de soporte que se extienden radialmente hacia fuera desde la sección circunferencial del anillo de base, cada uno con un nervio de arriostramiento principal. Por lo tanto, dicha sección circunferencial de una sola pieza de la cimentación según la invención puede, por ejemplo, describir un cuarto de círculo y presentar el número correspondiente de elementos de soporte con nervios de arriostramiento principales. Por ejemplo, si la cimentación terminada debe presentar ocho elementos de soporte, una sección circunferencial de una sola pieza de la base que describe un cuarto de círculo presentará dos elementos de soporte con los dos nervios de arriostramiento principales correspondientes.

Análogamente a esto, la presente invención puede perfeccionar preferentemente si un elemento prefabricado de hormigón del anillo de montaje comprende al menos dos nervios de refuerzo secundarios para su disposición como arriostramiento contra un nervio de refuerzo principal respectivo del anillo de base. Dicha sección circunferencial de una sola pieza de la cimentación según la invención puede, por lo tanto, por ejemplo, describir un cuarto de círculo y presentar el número correspondiente de nervios de arrostramiento secundarios. Por ejemplo, si la cimentación terminada debe presentar ocho elementos de soporte, una sección circunferencial de una sola pieza de la construcción que describe un cuarto de círculo presentará dos nervios de arriostramiento secundarios.

La cimentación según la invención se ve perfecciona ventajosamente por el hecho de que el anillo de base y el anillo de montaje presentan diferentes divisiones circunferenciales, es decir, la extensión circunferencial de las secciones de anillo del anillo de base difiere de la extensión circunferencial de las secciones de anillo del anillo de montaje. Con esta medida se asegura que las superficies de división verticales de las secciones de anillo del anillo de base y el anillo de montaje estén desplazadas entre sí, independientemente de si se tiene cuidado al ensamblar la cimentación a partir de las piezas prefabricadas de hormigón, y por lo tanto se proporciona de forma fiable una determinada estabilidad básica a la cimentación según la invención.

Preferentemente, la presente invención se ve perfeccionada por el hecho de que están previstos elementos de conexión, tales como, por ejemplo, conexiones roscadas, para la conexión preferentemente separable del anillo de base y los nervios de arriostramiento principales con el anillo de montaje y los nervios de arriostramiento secundarios. Preferentemente, el anillo de montaje se conecta al anillo de base desde arriba utilizando los elementos de conexión mencionados. Los medios de conexión están formados, por ejemplo, por pernos roscados que se enroscan en orificios roscados que discurren preferentemente de forma vertical, que están formados preferentemente en elementos de brida horizontales del respectivo elemento prefabricado de hormigón. Como alternativa, los pernos roscados pueden disponerse de forma que atraviesen orificios pasantes tanto del anillo de base como del anillo de montaje y sujeten el anillo de base y el anillo de montaje entre sí mediante la disposición de tuercas en los extremos opuestos.

Otra configuración preferida de la invención prevé que el anillo de montaje comprenda una superficie de soporte horizontal para una torre de aerogenerador y medios de anclaje para anclar la torre del aerogenerador al anillo de montaje, comprendiendo los medios de anclaje preferentemente pernos de anclaje y/o pasos de cables para un arriostramiento por cable. Los pernos de anclaje están previstos generalmente para la fijación de una torre diseñada como estructura de acero. El arriostramiento por cable generalmente está previsto para la fijación de torres de hormigón, tanto de torres fabricadas en su totalidad de hormigón como también de torres híbridas.

Los elementos de conexión para conectar el anillo de base y los nervios de arriostramiento principales al anillo de montaje y los nervios de arriostramiento secundarios están dispuestos preferentemente radialmente en el exterior de los medios de anclaje para anclar la torre de turbina eólica al anillo de montaje. Como alternativa, los elementos de conexión previstos para conectar el anillo de montaje al anillo de base, en particular pernos roscados, también se pueden usar para anclar la torre del aerogenerador al pedestal, que está constituido por el anillo de base y el anillo de montaje.

Los elementos prefabricados de hormigón están fabricados preferentemente de hormigón armado, que presenta una estructura de refuerzo, en particular elementos, perfiles, varillas o alambres de refuerzo, que están incrustados en los elementos prefabricados de hormigón y/o que están diseñados como elementos de tensado para el tensado de los elementos prefabricados de hormigón a fin de formar elementos de hormigón pretensado.

A diferencia de las cimentaciones de hormigón en obra, las cimentaciones de elementos prefabricados de hormigón no proporcionan una estructura monolítica sin medidas adicionales, por lo que deben buscarse soluciones técnicas para conectar de forma segura los elementos prefabricados de hormigón entre sí para imitar una estructura monolítica. Para lograr que la cimentación según la invención se comporte de forma similar a una cimentación monolítica para soportar cargas estáticas y dinámicas elevadas, un diseño preferido prevé que se proporcione una estructura de conexión que mantenga unidos los elementos prefabricados de hormigón y que esté preferentemente acoplada a la estructura de refuerzo. La estructura de conexión puede ser de cualquier tipo adecuado para sujetar rígidamente los elementos prefabricados de hormigón entre sí para formar una estructura monolítica. La estructura de conexión difiere de la estructura de refuerzo y, por lo tanto, preferentemente no está incrustada en los elementos prefabricados de hormigón. La estructura de conexión está preferentemente acoplada a la estructura de refuerzo, lo que permite una trayectoria de carga ininterrumpida entre las estructuras de refuerzo para que las fuerzas introducidas en la cimentación se distribuyan de forma eficaz. En el contexto de la invención, el acoplamiento de la estructura de conexión y la estructura de refuerzo significa que las fuerzas que actúan sobre la estructura de refuerzo se transmiten a la estructura de conexión sin colocar hormigón entre las mismas, y viceversa. En consecuencia, la estructura de conexión y la estructura de refuerzo se pueden conectar entre sí directamente o por medio de un elemento de conexión rígido que no sea de hormigón. Como alternativa, el acoplamiento de la estructura de conexión y la estructura de refuerzo también puede realizarse con la interposición de material de hormigón.

La estructura de refuerzo presenta preferentemente varillas de refuerzo de acero o de un material rígido similar. Preferentemente, las varillas de refuerzo se extienden en la dirección longitudinal de los nervios de arriostramiento. Pueden extenderse varillas de refuerzo adicionales de forma perpendicular u oblicua a las varillas de refuerzo que se extienden en la dirección longitudinal de los nervios de arriostramiento. También se pueden disponer varillas/perfiles de refuerzo adicionales en el anillo de base y el anillo de montaje y extenderse en dirección axial desde los mismos. Las varillas de refuerzo alargadas pueden extenderse preferentemente en dirección radial hacia el centro de la cimentación según la invención, pudiendo estar dispuestas las varillas de refuerzo alargadas en un plano horizontal o pudiendo extenderse de forma oblicua con respecto al plano horizontal, en particular de forma ascendente hacia el anillo de base y hacia el anillo de montaje. En el último caso mencionado, las varillas de refuerzo están esencialmente alineadas con la trayectoria de carga con respecto a las fuerzas derivadas radialmente hacia fuera desde el anillo de base y el anillo de montaje.

La estructura de conexión presenta preferentemente una pluralidad de elementos de conexión alargados rígidos, en particular perfiles o varillas de acero, cada uno de los cuales conecta entre sí los elementos prefabricados de hormigón de un par de elementos prefabricados de hormigón dispuestos en oposición de manera que atraviesen un espacio hueco rodeado por el anillo de base y el anillo de montaje. Los elementos de conexión alargados de la estructura de conexión están acoplados a la estructura de refuerzo, en particular a las varillas de refuerzo, preferentemente a las varillas de refuerzo que se extienden en la dirección longitudinal de los nervios de arriostramiento. De esta manera, las varillas de refuerzo incrustadas en elementos prefabricados de hormigón dispuestos en oposición están conectadas entre sí por los elementos de conexión alargados de la estructura de conexión, formando así una trayectoria de transmisión de carga entre la estructura de refuerzo de los elementos prefabricados de hormigón dispuestos en oposición. Como resultado, la carga de expansión ejercida sobre la cimentación debida a un momento de flexión de la torre no solo es absorbida por la estructura de refuerzo dispuesta en un lado de la cimentación, sino que también se transmite a la estructura de refuerzo dispuesta en el lado opuesto de la cimentación.

Según una forma de realización preferida de la invención, cada par de elementos prefabricados de hormigón dispuestos en oposición está conectado a uno de los elementos de conexión alargados rígidos. De esta manera, una pluralidad de elementos de conexión alargados, en particular varillas o perfiles de acero, atraviesan el espacio hueco rodeado por el anillo de base y el anillo de montaje. Debido a que estos elementos de conexión alargados transversales que atraviesan el espacio hueco están todos dispuestos diametralmente, se encuentran en el centro del pedestal constituido por el anillo de base y el anillo de montaje de la cimentación según la invención, de forma que se logre una disposición simétrica que proporciona una distribución óptima de las fuerzas en el interior de toda la cimentación.

Los elementos de refuerzo alargados pueden atravesar el anillo de base o, respectivamente, el anillo de montaje en un plano horizontal. Sin embargo, está previsto preferentemente que un par de elementos prefabricados de hormigón dispuestos en oposición comprendan cada uno una sección de anillo del anillo de base con al menos un elemento de soporte que se extiende radialmente hacia fuera desde la sección de anillo del anillo de base y un nervio de arriostramiento principal, así como una sección de anillo del anillo de montaje con al menos un nervio de arriostramiento secundario.

A este respecto, es ventajoso que los elementos de conexión alargados rígidos estén conectados entre sí en su intersección, que se encuentra en el eje central del anillo de base y el anillo de montaje. De esta forma se proporciona un punto central en el eje de simetría de la cimentación, que permite una distribución de carga en diferentes direcciones.

Con respecto al acoplamiento entre la estructura de refuerzo y la estructura de conexión, una forma de realización preferida prevé que los elementos de conexión alargados rígidos de la estructura de conexión, y la estructura de refuerzo, en particular las varillas de refuerzo, estén conectados entre sí por una envuelta que está dispuesta en una superficie interior del anillo de base y el anillo de montaje. La envuelta puede consistir en una carcasa de chapa de acero fijada a la superficie interior del anillo de base y el anillo de montaje. En el caso de un anillo de base y un anillo de montaje en forma de cilindros huecos, la envuelta puede estar diseñada como una envuelta cilíndrica que está dispuesta sobre la superficie cilíndrica interior del anillo de base y el anillo de montaje. La envuelta sirve para dirigir la trayectoria de la carga desde la estructura de refuerzo hasta la estructura de conexión y viceversa. Esto se logra conectando rígidamente tanto las varillas/perfiles de refuerzo de la estructura de refuerzo como también los elementos de refuerzo de la estructura de conexión a la envuelta.

En este contexto, una forma de realización preferida prevé que los elementos de refuerzo de la estructura de refuerzo estén fijados a la envuelta mediante soldadura y/o conexiones roscadas. Esto puede lograrse ventajosamente disponiendo las varillas de refuerzo de la estructura de refuerzo de modo que se proyecten hacia dentro desde los elementos prefabricados de hormigón y penetren preferentemente en las aberturas previstas en la envuelta. En este caso, la soldadura se puede realizar en el lado interior de la envuelta. Alternativamente, la soldadura se puede realizar en el lado exterior de la envuelta.

Además, la estructura de conexión se puede fijar a la envuelta mediante soldadura o una conexión roscada.

Como alternativa, la estructura de conexión se puede fijar mediante soldadura o una conexión roscada a piezas de conexión que están integradas, en particular mediante colada, en los elementos prefabricados de hormigón y están acopladas a la estructura de refuerzo.

El espacio hueco dentro del anillo de base y el anillo de montaje se puede utilizar para diversos fines, por ejemplo como espacio de almacenamiento o para realizar trabajos de mantenimiento y, por lo tanto, puede estar provista de escaleras, plataformas y similares. Además, el espacio hueco también puede utilizarse para la instalación de cables de postensado, para el acceso a los mismos y para su mantenimiento, disponiéndose los cables de postensión para estabilizar la torre del aerogenerador.

Los elementos de soporte de los elementos prefabricados de hormigón pueden tener forma rectangular. Como alternativa, los elementos de soporte pueden ensancharse en la dirección horizontal al aumentar la distancia desde el centro de la cimentación.

Para cerrar el espacio hueco que se encuentra dentro del pedestal formado por el anillo de base y el anillo de montaje en su parte inferior, una forma de realización preferida de la presente invención prevé que los elementos de soporte presenten una sección de borde que se proyecta hacia dentro del espacio hueco rodeado por el pedestal. En particular, las secciones de borde de todos los elementos prefabricados de hormigón forman conjuntamente un borde circunferencial, en particular circular, que soporta circunferencialmente una placa de base central que está dispuesta en la base del pedestal o, respectivamente, del anillo de base.

Según otra forma de realización preferida de la invención, los elementos prefabricados de hormigón se aprietan entre sí mediante al menos un cable de postensado dispuesto en un pasaje circunferencial, en particular circular, formado en el anillo de base y el anillo de montaje. Dichos cables tienen la función de una estructura de conexión que, no obstante, no está acoplada a la estructura de refuerzo incrustada en los elementos prefabricados de hormigón tal como se ha descrito anteriormente.

Cuando los elementos de hormigón prefabricado se aprietan entre sí, las superficies laterales de las secciones circunferenciales adyacentes del anillo de base y el anillo de montaje se presionan una contra otra. Para alinear con precisión las secciones circunferenciales adyacentes entre sí, las superficies laterales pueden presentar elementos de ajuste de forma del tipo de una disposición de lengüeta y ranura, que cooperan entre sí para asegurar la posición relativa de los segmentos.

La instalación de los elementos prefabricados de hormigón en el lugar de trabajo se simplifica enormemente si, según una forma de realización preferida, los elementos prefabricados de hormigón adyacentes están espaciados entre sí en dirección circunferencial en sus secciones que se proyectan hacia fuera del anillo de montaje. En particular, los elementos de soporte tienen una dimensión de anchura tal que los elementos de soporte de elementos prefabricados de hormigón adyacentes no entran en contacto entre sí. De esta forma se pueden conseguir las tolerancias de fabricación en la fabricación de los elementos prefabricados de hormigón.

El hormigón utilizado en la fabricación de los elementos prefabricados de hormigón puede ser de cualquier tipo utilizado normalmente para el vertido de hormigón en el sitio de utilización. Además de áridos y agua, el hormigón contiene cemento como aglutinante hidráulico.

También se puede utilizar hormigón reforzado con fibra para producir los elementos prefabricados de hormigón. Las fibras pueden estar fabricadas de cualquier material de fibra que contribuya a aumentar la integridad estructural, en particularmente la solidez, la resistencia al impacto y/o la durabilidad, de la estructura de hormigón resultante. El hormigón reforzado con fibra contiene fibras de refuerzo cortas y discretas que están distribuidas uniformemente y orientadas al azar.

Preferentemente, las fibras de refuerzo son fibras de carbono, fibras sintéticas y, en particular, fibras de polipropileno. Como alternativa, las fibras de refuerzo pueden ser fibras de acero, fibras de vidrio o fibras naturales. Además, también es posible el uso de HPC (hormigón de alto rendimiento) y UHPC (hormigón de ultraalto rendimiento). Estos tipos de hormigón son aglutinantes ultrafinos con áridos ultrafinos especiales y los aditivos correspondientes y se consideran ventajosos debido a su peso relativamente bajo.

La turbina eólica según la invención con una torre de turbina eólica que comprende un rotor se monta sobre una cimentación tal como se ha descrito anteriormente y, por lo tanto, puede presentar una altura de construcción optimizada, incluso cuando se tienen que utilizar piezas prefabricadas de hormigón por motivos económicos. La cimentación es más alta en comparación con las cimentaciones del estado de la técnica, pero está apoyada de forma adecuada.

El sistema modular según la invención para producir una cimentación para un aerogenerador tal como se ha descrito anteriormente presenta un anillo de base compuesto por elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo, y elementos de soporte que se extienden radialmente hacia fuera desde el anillo de base, estando el anillo de base apoyado sobre los elementos de soporte por medio de unos nervios de arriostramiento principales. Sobre el anillo de base se puede disponer un anillo de montaje compuesto por elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo y conectarse al anillo de base, pudiendo el anillo de montaje estar apoyado sobre los nervios de arriostramiento principales del anillo de base por nervios de arriostramiento secundarios, y comprendiendo el sistema al menos dos formas de realización diferentes de un anillo de montaje que se puede disponer sobre el anillo de base. Con sus, al menos dos, formas de realización diferentes del anillo de montaje, el sistema modular permite adaptar el anillo de montaje a las circunstancias de la situación de la instalación de cada aerogenerador individual en un parque eólico para lograr un resultado óptimo cuando se utilizan piezas prefabricadas de hormigón.

Las, al menos dos, formas de realización diferentes del anillo de montaje se diferencian preferentemente entre sí en su altura para maximizar el rendimiento energético y, por lo tanto, la rentabilidad del aerogenerador al maximizar la altura de construcción del aerogenerador con respecto a la altura permitida o, respectivamente, autorizada.

Como alternativa o adicionalmente, las, al menos dos, formas de realización diferentes del anillo de montaje difieren en los medios de anclaje para anclar la torre del aerogenerador en el anillo de montaje, en particular en el tipo, el número o la geometría de los medios de anclaje. En este contexto, es posible, por ejemplo, que una primera variante del anillo de montaje comprenda pernos de anclaje para anclar la torre del aerogenerador y una segunda variante del anillo de montaje comprenda unos pases de cables para cables tensores para arriostrar la torre del aerogenerador, tal como corresponde a una forma de realización preferida de la presente invención. Los pernos de anclaje están previstos generalmente para la fijación de una torre construida como estructura de acero. Los pasos para cables están previstos generalmente para la fijación de torres de hormigón.

La invención se explica con más detalle a continuación con referencia a un ejemplo de realización representado en las figuras. Estas muestran:

Figura 1: una vista en perspectiva de la cimentación según la invención,

Figura 2: una vista en perspectiva de una sección circunferencial de la cimentación según la invención y

Figura 3: una vista en sección lateral de la cimentación según la invención.

En la figura 1, la cimentación según la invención se designa en general con el número de referencia 1. La cimentación 1 consiste esencialmente en un anillo de base 2 y un anillo de montaje 3, estando tanto el anillo de base 2 como el anillo de montaje 3 divididos en una pluralidad de secciones de anillo 4 y 7 y compuestos por las mismas. Una sección circunferencial 2' de la base presenta una sección de anillo 4 en forma de segmento circular y un elemento de soporte 5. El anillo de base 2 está apoyado en su conjunto sobre los elementos de soporte 5 por unos nervios de arriostramiento principales 6. Una sección circunferencial 3' del anillo de montaje 3 presenta una sección de anillo 7 en forma de segmento circular y nervios de arriostramiento secundarios 8 (figura 2) que están apoyados en los nervios de refuerzo principales 6 en el anillo de base 2. Por lo tanto, el anillo de montaje 3 está apoyado en su conjunto por los nervios de arriostramiento secundarios 8 en los nervios de arriostramiento principales 6 del anillo de base 2 y, por lo tanto, puede diseñarse con una extensión de altura relativamente grande para elevar ligeramente el adaptador de mástil 9 de un aerogenerador. La conexión de las secciones circunferenciales 2' y 3' del anillo de base 2 y el anillo de montaje 3, que se fabrican como piezas prefabricadas de hormigón de una sola pieza, se realiza por medio de bridas 10 y placas roscadas 11 que se atornillan con pernos roscados 12. Entre los elementos de soporte 5 del anillo de base se insertan placas de base 14 en salientes 13 correspondientes y también se atornillan.

Puede observarse ahora aún más claramente en la figura 2 que una sección circunferencial 2' de la base está constituida esencialmente por un elemento de soporte 5 y una sección de anillo 4, estando la sección de anillo 4 apoyada sobre el elemento de soporte 5 por medio de un nervio de arriostramiento principal 6. Según la invención, la sección de anillo 7 de la sección circunferencial 3' del anillo de montaje 3 está apoyada por el nervio de refuerzo secundario 8 en el nervio de refuerzo principal 6. Las bridas para alojar los pernos roscados, que no se representan en la figura 2, se designan a su vez con el número de referencia 10. En las secciones de anillo 4 y 7, se han realizado en las bridas 10 una pluralidad de perforaciones, que sirven para atornillar las respectivas secciones de anillo 4 y 7 entre sí.

En la figura 3 se puede observar que el anillo de montaje 3 puede presentar una altura que supere la altura del anillo de base 2. De este modo, el adaptador de mástil 9 puede elevarse de forma correspondiente para poder alcanzar la altura deseada para el posicionamiento de un rotor.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Cimentación (1) para un aerogenerador con un anillo de base (2) compuesto por unos elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo (4) y unos elementos de soporte (5) que se extienden radialmente hacia fuera desde el anillo de base (2 ), estando el anillo de base (2 ) apoyado sobre los elementos de soporte (5) por medio de unos nervios de arriostramiento principales (6) y estando un anillo de montaje (3) compuesto por unos elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo (7) dispuesto sobre el anillo de base (2) y conectado con el anillo de base (2), caracterizada por que el anillo de montaje (3) está apoyado sobre los nervios de arriostramiento principales (6) por medio de unos nervios de arriostramiento secundarios (8), estando una sección de anillo (7) del anillo de montaje (3) formada con por lo menos un nervio de arriostramiento secundario (8), en cada caso, de una sola pieza como un elemento prefabricado de hormigón.

2. Cimentación según la reivindicación 1, caracterizada por que una sección de anillo (4) del anillo de base (2) está formada con por lo menos un elemento de soporte (5) que se extiende radialmente hacia fuera desde la sección de anillo (4) del anillo de base (2) y con un nervio de arriostramiento principal (6), en cada caso, de una sola pieza como un elemento prefabricado de hormigón.

3. Cimentación según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que un elemento prefabricado de hormigón del anillo de base (2) comprende por lo menos dos elementos de soporte (5) que se extienden radialmente hacia fuera desde la sección de anillo (4) del anillo de base (2) en cada caso con un nervio de arriostramiento principal (6).

4. Cimentación según una de las reivindicaciones 1, 2 o 3, caracterizada por que un elemento prefabricado de hormigón del anillo de montaje (3) comprende por lo menos dos nervios de refuerzo secundarios (8) para su arriostramiento, en cada caso, contra un nervio de arriostramiento principal (6).

5. Cimentación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el anillo de base (2) y el anillo de montaje (3) presentan una división circunferencial diferente entre sí.

6. Cimentación según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada por que están previstos unos elementos de conexión, tales como, por ejemplo, unas conexiones roscadas (12 ), para la conexión preferentemente separable del anillo de base (2) y los nervios de arriostramiento principales (6) con el anillo de montaje (3) y los nervios de arriostramiento secundarios (8).

7. Cimentación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada por que el anillo de montaje (3) comprende una superficie de soporte horizontal para una torre de aerogenerador y unos medios de anclaje para anclar la torre del aerogenerador en el anillo de montaje, comprendiendo los medios de anclaje preferentemente unos pernos de anclaje y/o unos pasos para cables para un arriostramiento por cable.

8. Cimentación según una de las reivindicaciones 6 o 7, caracterizada por que los elementos de conexión para la conexión del anillo de base (2) y los nervios de arrostramiento principales (6) con el anillo de montaje (3) y los nervios de arriostramiento secundarios (8) están dispuestos radialmente fuera de los medios de anclaje para anclar la torre de aerogenerador en el anillo de montaje (3).

9. Cimentación según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada por que los elementos prefabricados de hormigón consisten en hormigón armado, que presenta una estructura de refuerzo, en particular elementos, perfiles, varillas o alambres de refuerzo, que están incrustados en los elementos prefabricados de hormigón y/o que están configurados a modo de elementos de tensado para tensar los elementos prefabricados de hormigón a fin de formar elementos de hormigón pretensado.

10. Cimentación según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada por que está prevista una estructura de conexión, que mantiene unidos los elementos prefabricados de hormigón y preferentemente está acoplada a la estructura de refuerzo.

11. Cimentación según la reivindicación 10, caracterizada por que la estructura de conexión presenta varios elementos de conexión alargados rígidos, en particular perfiles o varillas de acero, cada uno de los cuales conecta entre sí los elementos prefabricados de hormigón de un par de elementos prefabricados de hormigón dispuestos en oposición, de tal manera que se atraviese un espacio hueco, que está rodeado por el anillo de base y el anillo de montaje.

12. Cimentación según la reivindicación 11, caracterizada por que cada par de elementos de hormigón prefabricados dispuestos en oposición está conectado con uno de los elementos de conexión alargados rígidos.

13. Cimentación según una de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizada por que cada uno de los pares de elementos prefabricados de hormigón dispuestos en oposición comprende una sección de anillo (4) del anillo de base (2) con por lo menos un elemento de soporte (5) que se extiende radialmente hacia fuera desde la sección de anillo (4) del anillo de base (2) y con un nervio de arrastramiento principal (6), así como una sección de anillo (7) del anillo de montaje (3) con por lo menos un nervio de arriostramiento secundario (8).

14. Cimentación según una de las reivindicaciones 11, 12 o 13, caracterizada por que los elementos de conexión alargados rígidos de la estructura de conexión, y la estructura de refuerzo, en particular las varillas de refuerzo están conectados entre sí por una envuelta que está dispuesta en una superficie interior del anillo de base (2 ) y del anillo de montaje (3).

15. Cimentación según una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizada por que los elementos de refuerzo de la estructura de refuerzo están fijados a la envuelta mediante soldadura y/o conexiones roscadas.

16. Turbina eólica con una torre de turbina eólica que comprende un rotor, en la que la torre de turbina eólica está montada sobre una cimentación según una de las reivindicaciones 1 a 15.

17. Sistema modular para producir una cimentación para un aerogenerador según una de las reivindicaciones 1 a 16, que comprende

- un anillo de base (2 ) compuesto por unos elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo (4),

- unos elementos de soporte (5) que se extienden radialmente hacia fuera desde el anillo de base (2), - en el que el anillo de base (2) está apoyado sobre los elementos de soporte (5) por medio de unos nervios de arriostramiento principales (6), y

- un anillo de montaje (3) compuesto por unos elementos prefabricados de hormigón y dividido en varias secciones de anillo (7), que está dispuesto sobre el anillo de base (2) y está conectado al anillo de base (2), - en el que el anillo de montaje (3) está apoyado sobre los nervios de arriostramiento principales (6) del anillo de base (2 ) por medio de unos nervios de arrostramiento secundarios (8),

- en el que una sección de anillo (7) del anillo de montaje (3) está formada con por lo menos un nervio de arriostramiento secundario (8) de una sola pieza como elemento prefabricado de hormigón, caracterizado por que el sistema comprende por lo menos dos formas de realización diferentes del anillo de montaje (3), que se pueden disponer selectivamente sobre el anillo de base (2).

18. Sistema modular según la reivindicación 17, caracterizado por que dichas por lo menos dos formas de realización diferentes del anillo de montaje (3) difieren entre sí en su altura.

19. Sistema modular según una de las reivindicaciones 17 o 18, caracterizado por que dichas por lo menos dos formas de realización diferentes del anillo de montaje (3) difieren en los medios de anclaje para anclar la torre del aerogenerador en el anillo de montaje, en particular en el tipo, el número o la geometría de los medios de anclaje.

20. Sistema modular según una de las reivindicaciones 17, 18 o 19, caracterizado por que una primera forma de realización del anillo de montaje comprende unos pernos de anclaje para anclar la torre del aerogenerador y una segunda forma de realización del anillo de montaje comprende unos pasos de cables para cables tensores para el arriostramiento de la torre del molino de viento.