ES2999374B2 - Cimentación modular ampliable y procedimiento de construcción - Google Patents

Description

DESCRIPCIÓN

Cimentación modular ampliable y procedimiento de construcción

La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a una cimentación modular ampliable, utilizable en parques de aerogeneradores, tanto para torres metálicas, híbridas o de hormigón, así como en torres de comunicaciones, de iluminación, pilas de puentes y viaductos, etc..., que comprende una o varias capas de cimentación, cada una de extensión superior a la anterior, superpuestas sobre la zapata base de la fase inicial, unidas únicamente en su parte central a los pernos de anclaje de la zapata base mediante extensiones, que se comporta como una cimentación laminar, constituida por la capa de cimentación más externa, combinada con un contrapeso inferior constituido por las capas anteriores y la zapata base, permitiendo una gran efectividad para soportar los esfuerzos necesarios en una torre o pila de gran altura, pudiéndose construir capas sucesivas de cimentación, en forma modular, sobre las fases previamente existentes. Esta capacidad de ampliación la hace también idónea para su empleo en procesos de repotenciación de parques eólicos.

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de las zapatas o cimentaciones para torres, pilas o elementos verticales, especialmente para torres de aerogeneradores.

Estado actual de la técnica

En el proceso de diseño de las cimentaciones existen circunstancias en las que se conoce que en un futuro próximo va a ser necesario ampliar la capacidad de la cimentación. En el caso de puentes debidas a aumento de capacidad de tráfico o aumento de las cargas de tráfico; en el caso de aerogeneradores por el aumento de capacidad del aerogenerador por aumento de potencia y/o por aumento de altura de torre. Éste hecho deriva en la necesidad de aumentar el tamaño de la cimentación suponiendo, para un elemento ya construido, una ampliación o permitiendo establecer una estrategia de construcción modular ampliable con el objeto de no penalizar la inversión inicial con sobredimensionamiento. Por ejemplo en el caso de pilas de puentes o viaductos en que se produce algún fallo en el terreno, para compensar errores de diseño, para aumentar el tamaño de postes o torres de comunicaciones, o, en el caso de parques de aerogeneradores, para realizar un proceso de ampliación o repotenciación, también conocido en inglés como “repowering”, que implica sustituir los aerogeneradores por otros de mayor potencia productiva, mayor altura, y por tanto con mayor extensión y mayores necesidades de cimentación. En el caso de parques de aerogeneradores es una situación bastante frecuente debido a la necesidad de repotenciación de los parques existentes, sustituyendo los aerogeneradores existentes por modelos más modernos, con nuevas tecnologías, más potentes y con mayor producción energética y mayor tamaño, que requieren de una cimentación mayor al soportar esfuerzos mayores.

En todos estos casos nos encontramos con el problema de una cimentación ya existente, y con la necesidad de hacer una nueva de mayor capacidad. Se conocen en el estado de la técnica varias formas de afrontarlo, siempre partiendo de una cimentación existente pero nunca planteado como un elemento modular ampliable, siendo la más común proceder a una excavación de la cimentación anterior, demolerla, extraer los restos y construir la nueva cimentación de mayores dimensiones en su lugar. Esto es un proceso largo, caro, y que genera un alto número de residuos constructivos que hay que eliminar.

En muchos casos este procedimiento es tan tremendamente costoso y largo en el tiempo, que se solía optar por instalar los aerogeneradores en otro sitio, desaprovechando el emplazamiento anterior, y provocando gran impacto medioambiental. Obviamente esto no sería aplicable a pilas de puentes o viaductos.

Para solucionar esto y aprovechar el anterior cimiento se conocen procedimientos, como los descritos en las patentes ES-2493722"Procedimiento de ejecución de un aerogenerador para repotenciar un parque eólico existente y aerogenerador obtenido",KR20190101219 "Wind turbine Re-powering Foundation structures"y KR20200057954"Wind turbine structure for retrofitting spread footing in partial repowering and construction method for the same”, que realizan una gran excavación alrededor del cimiento preexistente, y realizan un nuevo cimiento alrededor y por encima de él, mediante técnicas convencionales, consiguiendo un nuevo cimiento de mayor tamaño. Esto presenta muchos inconvenientes, debido principalmente a las grandes excavaciones y movimientos de tierras necesarios, así como a la necesidad de utilizar una gran cantidad tanto de hormigón como de armadura metálica o ferralla, además de elevada sección. La conexión de esta ferralla con el cimiento existente es muy artesanal, lenta y cara de ejecutar y con una garantía de calidad cuestionable. Todo ello implica un gran coste económico y un elevado tiempo de construcción. A estos problemas debemos añadir que, para un correcto fraguado, el hormigonado debe de hacerse de forma continua, sin interrupciones, necesitando un suministro estable de un alto volumen de hormigón, que en muchas regiones o países es difícil o imposible de conseguir. Condiciones de temperatura extremas, tanto clima frío como cálido, por ejemplo, en zonas desérticas, complican el fraguado del hormigón por ser una reacción química, y muchos enclaves eólicos óptimos están en bosques o en semi-desiertos por los fuertes vientos térmicos.

Otro problema adicional es que para la excavación necesaria se requiere la realización de rampas para el descenso de maquinaria pesada al tener que excavar a tanta profundidad, incrementando el tiempo de trabajo. Así mismo el fondo de la excavación requiere ser nivelado y alisado.

Todo esto origina que el tiempo habitual de excavación, preparación, hormigonado y fraguado sea de varias semanas, lo cual multiplicado por el elevado número de aerogeneradores de cada parque obliga a unos costes económicos muy grandes.

Se conocen algunos tipos de cimentaciones que solventan alguno de los problemas citados anteriormente de grandes excavaciones, elevado volumen de hormigón y de ferralla, como la descrita en ES2764468“Cimentación para torres eólicas”,que proponen la utilización de vigas prefabricadas de hormigón combinadas con unas zapatas de reducido tamaño, estando estas vigas relacionadas estructuralmente en la parte central de la cimentación mediante unos elementos de unión y de soporte de la torre, pero presenta el problema de que no está prevista ni es posible la construcción sobre una cimentación existente, ni su reutilización, y además tiene el inconveniente de necesitar en algunos casos de la realización una estructura con funciones de lastre o peso, realizada in situ con hormigón en la zona de unión de las vigas.

También existen cimentaciones que superan estos problemas aprovechando la cimentación existente, como por ejemplo encontramos descrito en ES2894337“Procedimiento de extensión de cimientos en parques eólicos”que utiliza una estructura de vigas superpuestas sobre la cimentación existente y unida a ella, soportada con unas nuevas cimentaciones periféricas de menor tamaño, conformando una nueva cimentación apta para una estructura mayor, pero también presenta una complejidad constructiva notable y necesita del transporte de grandes vigas prefabricadas.

Existe también alguna solución, como la descrita en ES2493722“Procedimiento de ejecución de un aerogenerador existente y aerogenerador obtenido para repotenciar un parque eólico”que aprovecha la cimentación existente para fusionarla con la nueva cimentación, haciendo una nueva cimentación completamente unida a la cimentación anterior, formando una unidad circunscrita a la cimentación anterior y solidaria con ella, a la misma cota. Al necesitar solidarizarse completamente ambas cimentaciones, la nueva y la existente, es necesario realizar bastantes trabajos de perforación o demolición parcial de la cimentación anterior para poder implementar los medios de unión con la nueva, con lo que además se generan residuos, y, al estar a la misma cota, la gran cantidad de tierra removida en la excavación necesaria debe ser llevada a otro sitio, generando problemas de impacto ambiental.

También se conocen técnicas de recrecimiento de cimientos, como la descrita en la patente CN114753403A“Foundation structure for replacing small wind turbine generator with large wind turbine generator and construction method’para el recrecimiento de parques de aerogeneradores mediante el recrecido de la zapata, al igual que en el caso anterior, construyendo una nueva zapata unida estructuralmente a nivel de armadura con la zapata anterior, pero ello obliga a unas labores de cincelado del hormigón de la superficie de la zapata anterior, removiendo su capa exterior y extrayendo los restos hasta descubrir las terminaciones de la armadura interna, que luego deberá ser unida a la nueva armadura para la extensión. Se obtiene una única zapata monolítica resultado de la unión de la cimentación anterior existente con la nueva cimentación construida uniendo las dos armaduras. En esta cimentación la zapata anterior es parte estructural de la nueva.

Descripción de la invención

Para solventar la problemática existente en la actualidad en la ampliación de cimentaciones se ha ideado la cimentación modular ampliable objeto de la presente invención, la cual comprende

- una zapata base, construida en una primera fase o existente, conteniendo al menos una cimentación convencional realizada por cualquier método convencional, dotada de pernos de anclaje para una torre, siendo extrapolable las referencia a torre en esta memoria a cualquier tipo de construcción vertical que se pueda erigir sobre una cimentación de tipo zapata,

- una o varias capas de cimentación, preferentemente con estructura troncocónica, cada una de extensión superior a la anterior, superpuestas, una sobre otra, sobre la zapata base, a una cota superior, dotadas cada una de pernos para anclaje de una torre sobre la última capa de cimentación construida y reutilizables para conexión con las capas de cimentación posteriores,

- una pluralidad de extensiones de los pernos de anclaje de la capa anterior construida hasta la cota superior de la nueva fase en construcción,

estando los pernos de anclaje distribuidos diametralmente alrededor de un diámetro mayor en cada capa, para permitir el anclaje de torres de mayor diámetro o de elementos estructurales de mayor capacidad,

estando cada capa sucesiva de cimentación unida mecánicamente, mediante extensiones convencionales de los pernos, exclusivamente con el módulo de zapata de la capa de cimentación inmediatamente anterior,

siendo la capa de cimentación más externa el soporte de la torre, o de un elemento estructural de mayor capacidad, mediante sus propios pernos de anclaje al efecto y la encargada principalmente de su estabilidad como cimentación laminar, y siendo los módulos interiores de fases previas encargados de ejercer principalmente de contrapeso.

Considerando a cada una de las capas de cimentación como un módulo, la cimentación se comporta como una cimentación laminar, constituida por el módulo de cimentación más externo, combinado con un contrapeso inferior constituido por la zapata base y por los módulos interiores anteriormente realizados. Esta estructura modular, a base de capas superpuestas, permite su ampliación en fases posteriores sin más que añadir un nuevo módulo, o capa de cimentación, sobre las anteriores.

La cimentación modular puede ejecutarse sobre capas de cimentación anteriores construidas previamente a modo de ampliación, sobre una zapata construida convencional existente o concebir como modular ampliable desde su origen.

Cada capa de la cimentación puede realizarse con la separación en el tiempo que marquen las necesidades evolutivas del elemento que soportan, parque de aerogeneradores, viaducto...etc., como aumento de tamaño, altura, esfuerzos...etc.

Las distintas capas de la cimentación pueden estar hormigonadas in-situ, o bien alternativamente estar conformadas por elementos prefabricados de hormigón armado y/o pretensados unidos entre sí, pudiendo combinarse ambas tecnologías en diferentes capas.

Preferentemente la mayor parte de la capa de cimentación más externa estará recubierta de tierra, emergiendo únicamente la parte central coincidente con la base de la torre, minimizando de esta forma el impacto visual.

Esta cimentación modular ampliable comporta un procedimiento característico de construcción que comprende,

- una fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura,

- una fase de retirada de la torre existente.

- una fase de retirada de rellenos hasta descubrir la zapata existente y excavación del alojamiento para la nueva capa de cimentación modular alrededor de dicha zapata existente, considerando como zapata existente a aquella que soportaba la torre anteriormente, pudiendo ser la zapata base, o la zapata base más una o varias capas de cimentación modular fruto de procesos anteriores,

- una fase de limpieza de la superficie superior de la zapata existente,

- una fase de instalación de las extensiones en los pernos de anclaje más externos existentes, donde antes iba anclada la torre existente,

- una fase de realización de la nueva capa de cimentación,

- una fase de relleno del alojamiento restante mediante la tierra extraída en la excavación del alojamiento en la segunda fase, y su compactación dejando accesible la parte central de la nueva capa de cimentación y los extremos superiores de los nuevos pernos de anclaje,

- una fase de apriete de los pernos de unión entre en nuevo módulo y el inmediatamente anterior, y

- una fase de colocación de la nueva torre, asegurándola sobre los nuevos pernos de anclaje mediante medios mecánicos convencionales.

La fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura, comprende:

- una etapa de construcción de la zapata base, dotada de pernos de anclaje para una torre,

- una etapa de colocación de la torre y

- una etapa de explotación de la infraestructura.

La fase de realización de la nueva capa de cimentación comprende, en una realización preferente con hormigonado in-situ,

- una etapa de colocación del ferrallado de la armadura para el nuevo módulo, - una etapa de colocación de la nueva jaula de pernos del nuevo módulo

- una etapa de hormigonado, y

- una etapa de fraguado del hormigón.

La fase de realización de la nueva capa de cimentación comprende, en una realización alternativa con elementos prefabricados de hormigón,

- una etapa de colocación de las partes prefabricadas que conforman la nueva capa de cimentación, con la nueva jaula de pernos incorporada,

- una etapa de ejecución de la unión entre los elementos prefabricados, por medios mecánicos o mediante hormigonado de juntas de hormigón con armadura pasiva.

Estas fases se realizarán secuencialmente. El conjunto de las fases, excepto la fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura, puede repetirse las veces necesarias para crear nuevos módulos o capas de cimentación sobre los ya existentes, cada vez que sea necesario ampliar la torre por una de mayores dimensiones y mayores requerimientos de cimentación, creando cada vez una nueva capa de cimentación exterior de mayor extensión, evolucionando paralelamente con las necesidades de sustentación de las torres.

Asimismo, pueden combinarse módulos de cimentación construidos con hormigonado insitu, con módulos de cimentación construidos con elementos prefabricados de hormigón en cualquier orden, según necesidad o disponibilidad.

El uso preferente de esta cimentación modular ampliable es como soporte para torres, más preferentemente como soporte o parte integrante de un aerogenerador, y más preferentemente todavía cuando las torres de aerogenerador forman parte de un proceso de ampliación o repotenciación, también conocido en inglés como “repowering”, del parque de aerogeneradores, que implica sustituir los aerogeneradores por otros de mayor potencia productiva, mayor altura, y por tanto con mayor extensión y mayores necesidades de cimentación. Obviamente puede ser utilizada para cualquier tipo de torres, tanto metálicas, como de hormigón o mixtas, y tanto de aerogeneradores como de comunicaciones, iluminación, postes, pilas de puentes o viaductos, etc...

Ventajas de la invención

Esta cimentación modular ampliable que se presenta aporta múltiples ventajas sobre las cimentaciones disponibles en la actualidad siendo la más importante que trabaja estructuralmente como una cimentación laminar, constituida por la capa de cimentación más externa, combinada con un contrapeso inferior constituido por las capas anteriores, permitiendo una gran efectividad para soportar los esfuerzos necesarios en una torre o pila de gran altura.

Hay que destacar la ventaja de que en la fase de diseño puede contemplar y prever el uso futuro de ampliaciones, minimizando los costes futuros de ampliación y reduciendo la inversión inicial evitando sobredimensionamiento. Es un proceso que puede ser ampliable y modular desde la concepción de la estructura, permitiendo concebir la cimentación como una estructura ampliable desde origen, posibilitando hacer adaptaciones o ampliaciones posteriormente, incluso el repowering. Esta evolución es posible debido a su estructura modular que permite su ampliación en fases posteriores mediante la superposición de capas sobre las anteriores.

Otra importante ventaja es que la capa o capas de cimentación van superpuestas a la cimentación existente, a una cota superior, evitando la necesidad de demoler y retirar las cimentaciones antiguas, con el consiguiente ahorro económico y de tiempo de trabajo. Es importante resaltar que la nueva capa de cimentación y la cimentación existente no están unidas más que en la zona central y mediante unas uniones mecánicas, actuando la cimentación existente de lastre.

También es importante destacar que, a diferencia de cimentaciones conocidas en el estado de la técnica, esta cimentación modular ampliable no requiere ninguna actuación en la cimentación existente, ya que no se cincela, perfora ni modifica de ninguna forma, únicamente se une mediante los pernos ya existentes y unas prolongaciones roscadas. Como consecuencia, no se generan residuos de la cimentación anterior que haya que transportar y arrojar a un vertedero, resultando en un proceso más rápido y respetuoso con el medio ambiente, alineada con el objetivo de sostenibilidad de "Residuo Cero”.

Otra ventaja a destacar es que esta cimentación que se presenta necesita una excavación mínima, mucho más reducida que en caso de las técnicas conocidas de cimentación, lo cual implica menor movimiento de tierras y, además, la tierra que se retira se vuelve a reutilizar para cubrir la nueva capa de cimentación, con lo cual el impacto ambiental es casi nulo.

No debemos dejar de resaltar que esta cimentación modular ampliable es especialmente útil en procesos de ampliación o repotenciación del parque de aerogeneradores, que implica sustituir los aerogeneradores por otros de mayor potencia productiva, mayor altura, y por tanto con mayor extensión y mayores necesidades de cimentación.

Otra de las más importantes ventajas a destacar es que es una cimentación modular evolutiva ya que el conjunto de las fases puede repetirse las veces necesarias para crear nuevas capas de cimentación cuando existan mayores requerimientos de cimentación por ampliación de la torre, creando cada vez una capa de cimentación exterior de mayor extensión, evolucionando paralelamente con las necesidades de sustentación de las torres, y siendo por tanto aplicable y fácilmente adaptable a necesidades futuras se sustentación. Al poderse construir capas sucesivas de cimentación sobre las ya existentes la capacidad de la cimentación puede incrementarse sucesivamente.

Es importante hacer notar también que, al poder ser utilizada para cualquier tipo de torres, tanto metálicas, como de hormigón o mixtas, y tanto de aerogeneradores como de comunicaciones, iluminación, postes, pilas de puentes o viaductos, etc. se abre un gran espectro de posibilidades de aplicación tanto en construcción como en reparación y mantenimiento de instalaciones ya existentes.

Descripción de las figuras

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de una cimentación modular ampliable.

En dicho plano la figura -1- muestra una vista seccionada en perspectiva de una cimentación con dos capas y la zapata base de cimentación modular ampliable.

La figura -2- muestra una vista lateral seccionada de una cimentación proveniente de una fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura.

La figura -3- muestra una vista lateral seccionada de una cimentación modular ampliable constituida por una capa sobre la zapata base, con un detalle ampliado mostrando los pernos de anclaje y las extensiones de los pernos de anclaje de la cimentación inferior.

La figura -4- muestra una vista lateral seccionada de una cimentación modular ampliable constituida por dos capas sobre la zapata base.

La figura -5- muestra una vista lateral seccionada de una zapata base con la torre existente montada, proveniente de la fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura.

La figura -6- muestra una vista lateral seccionada de la zapata base con la torre existente ya desmontada, después de la etapa de retirada de la torre existente.

La figura -7- muestra una vista lateral seccionada de la cimentación después de la fase de retirada del relleno hasta descubrir la zapata existente y excavación del alojamiento.

La figura -8- muestra una vista lateral seccionada de la cimentación después del primer paso de la cuarta fase de colocación de la nueva jaula de pernos de anclaje, de las extensiones de los pernos de anclaje existentes, y de la armadura de ferralla, en la realización preferente con hormigonado in-situ.

La figura -9- muestra una vista lateral seccionada de la cimentación después fase de instalación de las extensiones en los pernos de anclaje y de la fase de realización de la nueva capa de cimentación, en la realización preferente con hormigonado in-situ.

La figura -10- muestra una vista lateral seccionada de la cimentación después de fase de colocación de la nueva torre.

Realización preferente de la invención

La constitución y características de la invención podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción hecha con referencia a las figuras adjuntas.

Según puede apreciarse en las figuras 1, 2, 3 y 4, se ilustra como la cimentación modular ampliable comprende

- una zapata base (2), conteniendo al menos una cimentación convencional realizada por cualquier método convencional, construida en una fase preliminar o existente, dotada de pernos de anclaje (3) para una torre (6), siendo extrapolable las referencia a torre en esta memoria a cualquier tipo de construcción vertical que se pueda erigir sobre una cimentación de tipo zapata,

- una o varias capas de cimentación (1a, 1b), preferentemente con estructura troncocónica, cada una de extensión superior a la anterior, superpuestas, una sobre otra, sobre la zapata base (2), a una cota superior, dotadas cada una de pernos de anclaje (5) para una torre (6) sobre la última capa de cimentación (1a, 1b) construida y reutilizables para conexión con las capas de cimentación (1a, 1b) posteriores, - una pluralidad de extensiones (4) de los pernos de anclaje (3,5) de la capa anterior construida hasta la cota superior de la nueva fase en construcción, ubicados por debajo de la capa de cimentación (1a, 1b) más externa para igualar su altura con la de los pernos de anclaje (5) de dicha capa de cimentación (1a, 1b) más externa, estando los pernos de anclaje (3,5) distribuidos diametralmente alrededor de un diámetro mayor en cada capa, para permitir el anclaje de torres de mayor diámetro o de elementos estructurales de mayor tamaño,

estando cada capa sucesiva de cimentación (1a, 1b) unida mecánicamente, mediante extensiones (4) de los pernos de anclaje (3,5), exclusivamente con la capa inmediatamente inferior de cimentación (1a, 1b), o con la zapata base (2) en caso de ser la primer capa de cimentación (1a),

siendo la capa de cimentación (1b) más externa el soporte de la torre o de un elemento estructural de mayor tamaño, mediante sus propios pernos de anclaje (5) al efecto y la encargada principalmente de su estabilidad como cimentación laminar, y siendo los módulos interiores (1a, 2) de fases previas encargados de ejercer principalmente de contrapeso.

La zapata base (2) puede ser una cimentación convencional realizada por cualquier método convencional, o ser la fase inicial de una cimentación modular ampliable concebida como tal.

Considerando a cada una de las capas de cimentación como un módulo, la cimentación se comporta como una cimentación laminar, constituida por el módulo de cimentación (1b) más externo, combinado con un contrapeso inferior constituido por la zapata base (2) y por los módulos interiores (1a) anteriormente realizados. Esta estructura modular, a base de capas de cimentación (1a, 1b) superpuestas, permite su ampliación en fases posteriores sin más que añadir un nuevo módulo, o capa de cimentación, superpuesta sobre las anteriores.

La cimentación modular puede ejecutarse sobre capas de cimentación (1a, 1b) anteriores construidas previamente, a modo de ampliación, o bien sobre una zapata base (2) construida convencional existente, o ser la fase inicial de una cimentación modular ampliable concebida como tal. Cada capa de la cimentación (1a, 1b) pueden realizarse con la separación en el tiempo que marquen las necesidades evolutivas del elemento que soportan, parque de aerogeneradores, viaducto...etc., como aumento de tamaño, altura, esfuerzos...etc.

Las distintas capas de cimentación (1a, 1b) pueden estar hormigonadas in-situ, o bien alternativamente estar conformadas por elementos prefabricados de hormigón armado y/o pretensados unidos entre sí, pudiendo combinarse ambas tecnologías en diferentes capas.

Preferentemente la mayor parte de la capa de cimentación más externa estará recubierta de un relleno (7) de tierra, u otros elementos, emergiendo únicamente la parte central coincidente con la base de la torre, minimizando de esta forma el impacto visual.

Esta cimentación comporta un procedimiento característico de construcción, según se ilustra en las figuras 5, 6, 7, 8, 9 y 10, que comprende

- una fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura,

- una fase de retirada de la torre (6) existente.

- una fase de retirada del relleno (7) hasta descubrir la zapata existente y excavación del alojamiento (9) para el nuevo módulo de cimentación modular (1a, 1b) alrededor de dicha zapata existente, considerando como zapata existente a aquella que soportaba la torre (6) anteriormente, pudiendo ser la zapata base (2), o la zapata base (2) más una o varias capas de cimentación modular (1a, 1b...) fruto de procesos anteriores,

- una fase de limpieza de la superficie superior (10) de la zapata existente,

- una fase de instalación de las extensiones (4) en los pernos de anclaje (3,5) más externos existentes, donde antes iba anclada la torre (6) existente,

- una fase de realización de la nueva capa de cimentación (1a, 1b),

- una fase de relleno (7) del alojamiento restante mediante la tierra extraída anteriormente en la excavación del alojamiento (9), y su compactación dejando accesible la parte central de la nueva capa de cimentación (1a) y los extremos superiores de los nuevos pernos de anclaje (5),

- una fase de apriete de las extensiones (4) que conforman los pernos de unión entre la nueva capa de cimentación (1b), y la capa inmediatamente anterior (1a), o bien entre la nueva capa de cimentación (1a) y la zapata base (2) en caso de ser el primer módulo, mediante medios mecánicos (8) convencionales, y

- una fase de colocación de la nueva torre (6), asegurándola sobre los nuevos pernos de anclaje (5) mediante medios mecánicos (8) convencionales.

La fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura, comprende:

- una etapa de construcción de la zapata base (2), dotada de pernos de anclaje (3) para una torre,

- una etapa de colocación de la torre (6) y

- una etapa de explotación de la infraestructura.

Esta fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura puede haberse realizado en un tiempo muy anterior y cualquier tecnología conocida y posible para las distintas etapas que la componen.

La fase de realización de la nueva capa de cimentación (1a, 1b), comprende, en una realización preferente con hormigonado in-situ,

- una etapa de colocación del ferrallado de la armadura (11),

- una etapa de colocación de la nueva jaula de pernos de anclaje (5),

- una etapa de hormigonado de la nueva capa de cimentación (1a, 1b), y

- una etapa de fraguado del hormigón.

La fase de realización de la nueva capa de cimentación (1a, 1b) comprende, en una realización alternativa con elementos prefabricados de hormigón,

- una etapa de colocación de las partes prefabricadas que conforman la nueva capa de cimentación (1a, 1b), con la nueva jaula de pernos de anclaje (5) incorporada, - una etapa de ejecución de la unión entre los elementos prefabricados, por medios mecánicos o mediante hormigonado de juntas de hormigón con armadura pasiva.

Estas fases se realizarán secuencialmente. El conjunto de las fases, excepto la fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura, puede repetirse las veces necesarias para crear nuevos módulos de cimentación sobre los ya existentes, cada vez que sea necesario ampliar la torre por una de mayores dimensiones y mayores requerimientos de cimentación, creando cada vez un módulo de cimentación exterior de mayor extensión, evolucionando paralelamente con las necesidades de sustentación de las torres.

Esta estructura modular definida por una superposición de capas de cimentación (1a, 1b) puede realizarse asimismo combinando capas de cimentación (1a, 1b) construidos con hormigonado in-situ, con capas de cimentación (1a, 1b) construidos con elementos prefabricados de hormigón en cualquier orden, según necesidad o disponibilidad.

El uso preferente de esta cimentación modular ampliable es como soporte para torres, más preferentemente como soporte o parte integrante de un aerogenerador, y más preferentemente todavía cuando las torres de aerogenerador forman parte de un proceso de ampliación o repotenciación, también conocido en inglés como “repowering”, del parque de aerogeneradores, que implica sustituir los aerogeneradores por otros de mayor potencia productiva, mayor altura, y por tanto con mayor extensión y mayores necesidades de cimentación. Obviamente puede ser utilizada para cualquier tipo de torres, tanto metálicas, como de hormigón o mixtas, y tanto de aerogeneradores como de comunicaciones, iluminación, postes, pilas de puentes o viaductos, etc...

La persona experta en la técnica comprenderá fácilmente que puede combinar características de diferentes realizaciones con características de otras posibles realizaciones, siempre que esa combinación sea técnicamente posible.

Toda la información referida a ejemplos o modos de realización forma parte de la descripción de la invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1 - Cimentación modular ampliable,caracterizada porquecomprende

   - una zapata base (2), conteniendo al menos una cimentación convencional realizada por cualquier método convencional, construida en una fase preliminar o existente, dotada de pernos de anclaje (3) para una torre (6),

   - una o varias capas de cimentación (1a, 1b), cada una de extensión superior a la anterior, superpuestas, una sobre otra, sobre la zapata base (2), a una cota superior, dotadas cada una de pernos de anclaje (5) para una torre (6) sobre la última capa de cimentación (1a, 1b) construida y reutilizables para conexión con las capas de cimentación (1a, 1b) posteriores,

   - una pluralidad de extensiones (4) de los pernos de anclaje (3,5) de la capa de cimentación anterior construida hasta la cota superior de la nueva fase en construcción, ubicados por debajo de la capa de cimentación (1a, 1b) más externa para igualar su altura con la de los pernos de anclaje (5) de dicha capa de cimentación (1a, 1b) más externa,

   estando los pernos de anclaje (3,5) distribuidos con una extensión superior en cada capa en función de la altura,

   estando cada capa sucesiva de cimentación (1a, 1b) unida mecánicamente con la capa inmediatamente inferior de cimentación (1a, 1b), o con la zapata base (2) en caso de ser la primera capa de cimentación (1a), exclusivamente mediante extensiones (4) de los pernos de anclaje (3,5), sin modificar la zapata base (2),

   siendo la capa de cimentación (1b) más externa el soporte de la torre o de un elemento estructural de mayor tamaño, mediante sus propios pernos de anclaje (5) al efecto.

   2 - Cimentación modular ampliable, según la reivindicación anterior,caracterizada porquecada capa de cimentación modular (1a, 1b) está conformada por elementos prefabricados de hormigón armados o pretensados, unidos entre sí.

   3 - Cimentación modular ampliable, según la reivindicación 1,caracterizada porquecada capa de cimentación modular (1a, 1b) está hormigonada in-situ.

   4 - Cimentación modular ampliable, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones,caracterizada porquela zapata base (2) es una cimentación convencional con una o más capas de cimentación modular (1a, 1b) sobre ella.

   5 - Cimentación modular ampliable, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones,caracterizada porquela mayor parte de la capa de cimentación modular (1a, 1b) más externa está recubierta de un relleno (7) de tierra, emergiendo únicamente la parte central coincidente con a la base de la torre.

   6 - Cimentación modular ampliable, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones,caracterizada porquelas capas de cimentación modular (1a, 1b) adoptan una estructura troncocónica.

   7 - Procedimiento de construcción de una cimentación modular ampliable, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones,caracterizado porquecomprende

   - una fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura,

   - una fase de retirada de la torre (6) existente.

   - una fase de retirada del relleno (7) hasta descubrir la zapata existente y excavación del alojamiento (9) para el nuevo módulo de cimentación modular (1a, 1b) alrededor de dicha zapata existente, considerando como zapata existente a aquella que soportaba la torre (6) anteriormente, pudiendo ser la zapata base (2), o la zapata base (2) más una o varias capas de cimentación modular (1a, 1b...) fruto de procesos anteriores,

   - una fase de limpieza de la superficie superior (10) de la zapata existente,

   - una fase de instalación de las extensiones (4) en los pernos de anclaje (3) más externos existentes, donde antes iba anclada la torre (6) existente,

   - una fase de realización de la nueva capa de cimentación (1a, 1b),

   - una fase de relleno (7) del alojamiento restante mediante la tierra extraída anteriormente en la excavación del alojamiento (9), y su compactación dejando accesible la parte central de la nueva capa de cimentación (1a) y los extremos superiores de los nuevos pernos de anclaje (5),

   - una fase de apriete de las extensiones (4) que conforman los pernos de unión entre la nueva capa de cimentación (1b), y la capa inmediatamente anterior (1a), o bien entre la nueva capa de cimentación (1a) y la zapata base (2) en caso de ser el primer módulo, mediante medios mecánicos (8) convencionales, y

   - una fase de colocación de la nueva torre (6), asegurándola sobre los nuevos pernos de anclaje (5) mediante medios mecánicos (8) convencionales.

   8 - Procedimiento de construcción de una cimentación modular ampliable, según la reivindicación 7,caracterizado porquela fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura comprende

   - una etapa de construcción de la zapata base (2), dotada de pernos de anclaje (3) para una torre,

   - una etapa de colocación de la torre (6) y

   - una etapa de explotación de la infraestructura.

   9 - Procedimiento de construcción de una cimentación modular ampliable, según la reivindicación 7,caracterizado porquela fase de realización de la nueva capa de cimentación (1a, 1b) comprende

   - una etapa de colocación del ferrallado de la armadura (11),

   - una etapa de colocación de la nueva jaula de pernos de anclaje (5),

   - una etapa de hormigonado de la nueva capa de cimentación (1a, 1b), y

   - una etapa de fraguado del hormigón.

   10 - Procedimiento de construcción de una cimentación modular ampliable, según la reivindicación 7,caracterizado porquela fase de realización de la nueva capa de cimentación (1a, 1b) comprende

   - una etapa de colocación de las partes prefabricadas que conforman la nueva capa de cimentación (1a, 1b), con la nueva jaula de pernos de anclaje (5) incorporada, y - una etapa de ejecución de la unión entre los elementos prefabricados, por medios mecánicos o mediante hormigonado de juntas de hormigón con armadura pasiva.

   11 - Procedimiento de construcción de una cimentación modular ampliable, según la reivindicación 7,caracterizado porqueel conjunto de las fases, excepto la fase preliminar opcional de construcción inicial de la estructura, puede repetirse las veces necesarias para crear nuevas capas de cimentación cada vez que sea necesario por ampliar la torre por una de mayores dimensiones y mayores requerimientos de cimentación.

   12 - Uso de una cimentación modular ampliable, según cualquiera de las anteriores reivindicaciones,caracterizado porquela cimentación sirve de soporte para torres.

   13 - Uso de una cimentación modular ampliable, según la reivindicación 12,caracterizado porquelas torres son soporte o parte integrante de un aerogenerador.

   14 - Uso de una cimentación modular ampliable, según la reivindicación 12,caracterizado porquelas torres de aerogenerador forman parte de un proceso de repotenciación del parque de aerogeneradores.