WO2013156632A1 - Conexión entre una torre de un aerogenerador y su cimentación - Google Patents

Conexión entre una torre de un aerogenerador y su cimentación Download PDF

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tower
connection
wind turbine
cables
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José Ramón CARRIL GONZÁLEZ
Alvaro HERNANDO ARAGÓN
Enrique MARTÍNEZ CAMARERO
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Ms Enertech, S.L.
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Definitions

  • the present invention corresponds to the technical field of wind energy, in particular to wind turbine towers and their connection interface to their foundation.
  • wind power obtaining machines have experienced significant progress, having obtained high-power wind turbines that allow optimizing the use of sites, improving the quality of electric energy discharged to the grid, obtaining greater system stability and maximizing the installable power.
  • connection interface between the wind turbine tower and its foundation. This interface is one of the most requested areas of the structure, as it involves the transmission of efforts from the tower to the foundation in the bearing ground, so it requires special care in the design phase, while in the The construction phase results in an area that requires numerous assembly operations with minimum leveling tolerances allowed.
  • a ferrule is used as a connecting element between the wind turbine tower and its foundation.
  • Said element is composed of two annular steel flanges, one lower and one upper, joined by a sheet of rolled steel that is welded to them forming the lateral surface of the body of the ferrule.
  • bolt cage which consists of an annular flange of lower and upper steel, among which there is a network of bolts bolted to each flange.
  • This element formed by three parts, constitutes a rigid, permeable and less heavy mechanism than the ferrule, capable of transmitting the stresses from the base of the tower to the foundation in the underlying bearing ground.
  • this ferrule creates a cold steel-concrete joint by the contact of the foundation concrete with the rolled steel sheet.
  • problems of peeling of the ferrule with respect to concrete may occur, which will modify the structural response of the tower and facilitate the entry of external agents affecting the durability.
  • ferrule Another problem associated with the use of the ferrule comes from the constitution itself, from three pieces that form a rigid solid that must be leveled and due to the lack of flexibility thereof, it can be quite complicated, even more when Maximum tolerances allowed to obtain an adequate verticality of the tower are of the order of 4mm. This generates numerous leveling operations that increase assembly time.
  • the first is due to the fact that although the bolt cage does not have a continuous surface impervious to concreting, the reduced distance between the bolts creates a barrier that complicates the placement of the upper bars and even prevents the continuity of the being necessary the use of an important amount of auxiliary reinforcement surrounding the interface, as in the case of the ferrule.
  • the pieces that make up the bolt cage are supplied individually and its pre-assembly is necessary before proceeding to the placement in its final position.
  • the large number of bolts that need to be screwed on both flanges and that can sometimes reach 140, with their corresponding nuts and washers generates an increase in assembly time in addition to the greater likelihood of errors, especially when assembly tolerances of the assembly are very restrictive and numerous.
  • connection between a wind turbine tower and its foundation is done through an interface formed by flexible and independent elements.
  • the flexible elements that constitute the interface can be formed by a series of tested cables that have a passive anchor at one end and an active anchor at the other.
  • Said flexible elements can also be formed by a series of cables (1) tested that have two active anchors, one of them at each of its ends.
  • each of these cables is located inside vertical housing means that are embedded in the foundation, said housing means being separated from each other a certain distance.
  • the cables are housed inside the housing means with a gap or clearance to allow the cables to remain in an upright position even though the housing means have been embedded in the concrete with some inclination.
  • the tested cables may preferably be made of steel and the vertical housing means thereof may be formed by sheaths or any other element or set of elements that generate a hole in which to accommodate the cable.
  • the wind turbine tower can be metallic or concrete, either prestressed reinforced with common test leads to those of the connection or with independent test leads, or non-prestressed reinforced concrete.
  • the foundation can present a central lightening or not.
  • the passive anchor In the case of foundations without central lightening, the passive anchor is embedded in the foundation and the cable testing is carried out from the upper end thereof, while in the case of foundations with central lightening, the passive anchor is exterior at the foundation and the testing of the same is done from its lower end, or both anchors are active and its testing is done from both ends of the cable.
  • the steel cables are made up of several strands, typically between 0.5 and 0.6 inches, with sufficient clearance remaining until the sheath.
  • the breaking strength of said cables (1) is preferably greater than 1725 MPa and preferably is in a range between 1725 and 1860 MPa, while the preferred elastic limit should be at least 1550 and preferably between 1550 and 1670 MPa .
  • Said procedure has two variants depending on whether the foundation does not present any central lightening or if such lightening exists.
  • the execution procedure comprises a series of phases.
  • the first one is the assembly of the foundation, followed by the placement of the cable accommodation means.
  • Passive anchors consist of armor, a trumpet and a cast plate.
  • the next phase consists of the routing of the steel cables, introducing each one into one of the vertical sheaths.
  • this first section comprises a lower flange for the connection of the anchor to the tower.
  • the tower is made of concrete with test cables common to those of the connection, all those sections whose test cable is the same as that of the connection are placed, while in the case of a concrete tower whose tesado is independent of the connection, the first section of the connection is already placed on the ground.
  • Leveling mortar is then poured on top of the foundation pedestal.
  • the tower is made of concrete with a common test to that of the connection, and this test is exterior to the tower, it presents an additional phase following the pouring of the mortar, which includes the installation of cable guides to the tower .
  • the active anchors are mounted on the top of each cable.
  • Said box can be continuous in the metal towers or, in the case of the concrete towers, a discontinuous box can be made, with angular or rounded corners, which reduces the stresses and with it the necessary surrounding armor. This is thanks to the fact that the diameter of the base of a concrete tower is approximately double that of metal towers, and therefore the perimeter of it is also greater, with greater lateral separation between the pods.
  • the cable accommodation means are placed.
  • the foundation is concreted.
  • the first section comprising a lower flange for connection of the anchor to the tower is placed.
  • the tower is made of concrete with a common test to that of the connection, all those sections of the same whose cable is the same as that of the connection are placed, while if it is concrete but with an independent test to the of the connection, only the first section of the tower is placed, being already tested in plan.
  • the pouring of the leveling mortar is then carried out on the top of the foundation pedestal.
  • the tower is made of concrete with a common test to that of the connection and this test is exterior to the tower, then an additional phase of mounting the cable guides to the tower is carried out. Once the leveling mortar is placed, the cable routing is carried out inside the vertical sheaths.
  • the method may comprise the use of a template for fixing and separating them.
  • This template which can be formed by PVC or other similar material, such that they are economical, light, modular and manually mountable, is embedded in the foundation.
  • This template can be formed by a flat annular body that has a series of holes in its surface where the sheaths are introduced.
  • connection proposed here can also be used in the connection between sections of the towers, whether it is a steel-steel connection interface in metal towers, concrete-steel in hybrid towers or, concrete-concrete in concrete towers.
  • the execution procedure is the same as in the detailed cases, with the exception that in these cases it is carried out at height.
  • the leveling tasks are greatly simplified as they are reduced to a control of the clearance between the cable and the sheath, which also significantly reduces the assembly time.
  • the associated foundation may present a central lightening or not.
  • the fact that it presents a central lightening allows greater accessibility in case of repair, as well as being able to perform the cable testing from the bottom.
  • Figure 1 Shows the general plan of a foundation.
  • Figure 2. Shows an enlargement of detail A of Figure 1.
  • Figure 3. Shows a general plan of the template for fixing and separating the pods.
  • Figure 4. Shows a general sectional view of the foundation-connection-tower assembly, in the first case of a metal tower and a foundation without lightening.
  • Figures 5.1 and 5.2.- Show an enlargement of detail B of Figure 4, which shows the area of the active anchoring of the cable of the first case, before and after its testing.
  • Figure 6. Shows an enlargement of detail C of Figure 4, which shows the passive anchoring of the cable, for the first case.
  • Figure 7. Shows a general sectional view of the foundation-connection-tower assembly, in a second case of a concrete tower with independent testing of the connection and a foundation without central lightening.
  • Figure 8 shows an enlargement of the detail D of Figure 7, which shows the area of the active cable anchor.
  • Figure 9.- It shows a general sectional view of the foundation-connection-tower assembly, in a third case of a concrete tower with common testing to the connection and a foundation with central lightening.
  • Figures 10.1 and 10.2.- Show an enlargement of detail E of Figure 9 showing the area of the active anchorage of the cable of the third case, before and after its testing.
  • Figures 1 1 .1 and 1 1 .2.- Show an enlargement of the detail F of Figure 9 showing the area of the passive anchoring of the cable of the third case, before and after its testing.
  • Figure 12.- Shows in detail a perspective of the discontinuous bottom box with rounded corners.
  • connection between a tower (7) of a wind turbine and its foundation (8) proposed herein comprises an interface formed by flexible elements to independent of each other.
  • the flexible elements that form said interface are formed by a series of cables (1) which in these preferred embodiments of the invention are tested steel cables that have a passive anchor (2) at one end and an active anchor (3) at the other.
  • Each of the cables (1) is disposed inside a vertical housing means (4) which in these examples of preferred embodiment of the invention are sheaths that are embedded in the foundation.
  • the pods are located maintaining a certain separation between them, for which a template (5) for fixing and separating them is used, which is shown in Figure 3.
  • This template (5) in the examples of preferred embodiment of the invention here detailed are formed by a flat annular body with a series of holes (6) and distant in its surface for the introduction in them of the pods (4).
  • the plate is preferably made of PVC, which results in a lightweight, modular template that can be mounted manually and economically.
  • the template (5) like the pods (4), is embedded in the foundation.
  • the steel cables (1) used in these preferred embodiments of the invention are composed of 7 0.5-inch strands that maintain sufficient clearance with the sheaths (4).
  • Typical breakage resistance values of said cables (1) are in a range between 1725 and 1860 MPa, while the typical elastic limit is between 1550 and 1670 MPa.
  • the wind turbine tower (7) is metallic and the foundation (8) has no central lightening.
  • the passive anchor (2) is embedded in the foundation (7) and the cable testing (1) is carried out from the top of them.
  • the procedure for executing the connection between said metal tower (7) and the foundation (8) without lightening comprises a series of phases.
  • the first one is the assembly of the foundation (8) and then the vertical sheaths (4) are placed by means of a tie to the reinforcement.
  • the passive anchors (2) are assembled, which, as shown in Figure 4, are embedded in the foundation (8).
  • Figure 6 shows in detail a passive anchor (2), with the different elements that form it, such as the armor (9), the trumpet (10) and the distribution plate (1 1).
  • the cable routing (1) is then carried out inside the sheaths (4), as shown in greater detail in Figure 5.1.
  • the foundation concrete (8) can be preceded and subsequently, the first section of the tower (7) comprising a flange (12) that will allow the connection of the tower with the anchor is carried out .
  • the pods (4) are filled with cementitious grout.
  • the box (15) of the foundation (8) to which the tower (7) is anchored is discontinuous with rounded corners, as shown in Figure 12 and, the tower testing (7) is external to the same.
  • the passive anchor (2) is outside the foundation (8), the cable testing (1) is carried out from the bottom of the cables and the tower testing (7) is exterior to it.
  • the execution procedure in this case comprises a series of phases.
  • the first of these is the assembly of the foundation (8) and the formwork of the discontinuous box (15).
  • the vertical sheaths (4) are placed by means of tied to the reinforcement and then the foundation (8) is concreted.
  • the sections of the tower (7) whose test cable (1) is the same as that of the connection are now placed.
  • the next phase includes the pouring of the leveling mortar (13) in the upper part of the pedestal (14) of the foundation (8) and then the assembly of some guides (16) of the cables towards the tower.
  • These guides (16) can be seen in Figures 10.1 and 10.2, where the guide (16) of the cable to the tower (7) and a second guide (16.1) in the tower or diverter are represented.
  • Figures 10.1 and 1 1 .1 show in detail the result of the next phase, which includes the routing of the cables (1) inside the sheaths (4).
  • Figure 10.2 shows how the cable (1) is in the upper area of the box (15) after testing.
  • a template for fixing and separating the cables is used so that the sheaths have some separation between them.
  • Said template shown in Figure 3 in said preferred examples is formed by a flat annular body with a series of holes (6) equidistant in its surface for the introduction therein of the sheaths (4).
  • it is made of PVC, but it could be of any similar material, with which it is light, modular, easy to assemble manually and economically.

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Abstract

Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación, realizada mediante una interfaz formada por elementos flexibles e independientes entre si, que están formados por una serie de cables (1) tesados. Cada uno de estos cables se encuentra en el interior de unos medios de alojamiento (4) vertical que quedan embebidos en la cimentación. Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), que comprende una serie de fases, algunas de las cuales varían en función de si la cimentación (8) presenta o no un aligeramiento central. También genera variación en algún aspecto, si la torre es metálica o de hormigón y, en este caso, de si los cables de tesado de la torre son comunes a los de la conexión o independientes.

Description

CONEXIÓN ENTRE UNA TORRE DE UN AEROGENERADOR Y SU CIMENTACIÓN
DESCRIPCIÓN
Campo técnico de la invención
La presente invención corresponde al campo técnico de la energía eólica, en concreto a las torres de aerogeneradores y la interfaz de conexión de las mismas a su cimentación.
Antecedentes de la Invención
En la actualidad las máquinas de obtención de energía eólica han experimentado un progreso significativo habiéndose obtenido aerogeneradores de alta potencia que permiten optimizar el aprovechamiento de los emplazamientos, mejorar la calidad de la energía eléctrica vertida a la red obteniendo una mayor estabilidad del sistema y maximizar la potencia instalable.
La producción en serie de los aerogeneradores hasta ahora, había permitido la reducción de los costes de construcción e instalación de parques eólicos, pero actualmente, con el uso de aerogeneradores de alta potencia nos encontramos con una instalación cuya parte de obra civil es más complicada y que todavía no pueden ser fabricados en serie, con lo cual están aumentando de nuevo los costes de producción.
Uno de los aspectos más importantes tanto en la fase de diseño como de construcción es la interfaz de conexión entre la torre del aerogenerador y la cimentación del mismo. Dicha interfaz es una de las zonas más solicitadas de la estructura, pues supone la vía de transmisión de esfuerzos desde la torre hasta la cimentación en el terreno portante, por lo que requiere de un cuidado especial en la fase de diseño, mientras que en la fase de construcción, resulta una zona que requiere de numerosas operaciones de montaje con unas mínimas tolerancias de nivelación permitidas.
Como ejemplo del estado de la técnica pueden mencionarse los siguientes documentos cuyas referencias son la DE102004031655A1 , la WO2005095792, y la DE102005044989.
En el primero de los documentos, de referencia DE102004031655A1 , se utiliza como elemento de conexión entre la torre del aerogenerador y su cimentación una virola. Dicho elemento está compuesto por dos bridas anulares de acero, una inferior y otra superior, unidas mediante una chapa de acero laminada que se encuentra soldada a las mismas formando la superficie lateral del cuerpo de la virola.
Estas tres piezas forman un sólido rígido impermeable independiente del resto de la estructura, y pesado, que resulta capaz de transmitir los esfuerzos desde la base de la torre hasta la cimentación, en el terreno portante subyacente.
En el segundo documento de referencia citado, el WO2005095792, se utiliza un elemento conocido como jaula de pernos, que consiste en una brida anular de acero inferior y otra superior, entre las cuales existe un entramado de pernos atornillados a sendas bridas.
Por último, en el documento de referencia DE102005044989 también se utiliza como solución la jaula de pernos.
Este elemento, formado por tres partes, constituye un mecanismo rígido permeable y menos pesado que la virola, capaz de transmitir los esfuerzos desde la base de la torre hasta la cimentación en el terreno portante subyacente.
En el caso de la utilización de una virola en la interfaz de conexión entre la torre del aerogenerador y la cimentación, existen ciertos inconvenientes como puede ser la impermeabilidad total que presenta respecto a la estructura de conexión. Ello se debe a la existencia de la chapa de acero laminado, que es una pieza continua que genera en la cimentación una barrera que impide la continuidad del hormigonado, dificultando además su vertido y vibrado. Así mismo, impide la continuidad de las barras de armado interiores, lo que genera la necesidad de una importante cantidad de armadura auxiliar circundante a la virola, lo cual complica de forma importante la ejecución e incrementa los tiempos de montaje y el coste final de la cimentación.
A su vez, esta virola crea una junta fría acero-hormigón por el contacto del hormigón de la cimentación con la chapa de acero laminado. Ello genera la necesidad de colocar conectores en toda la superficie lateral de la chapa, que provoca inconvenientes asociados, como haber de prolongar en toda la altura de la virola la armadura por tracciones asociadas a la compresión oblicua generada. Además, en la zona de la chapa exterior a la cimentación y ocasionado por la fatiga, pueden aparecer problemas de despegue de la virola respecto al hormigón, que van a modificar la respuesta estructural de la torre y facilitan la entrada de agentes externos afectando a la durabilidad.
Otro problema asociado al uso de la virola viene por la propia constitución de la misma, a partir de tres piezas que forman un sólido rígido que hay que nivelar y debido a la falta de flexibilidad del mismo, puede resultar bastante complicado, más aún cuando las tolerancias máximas permitidas para obtener una verticalidad adecuada de la torre son del orden de los 4mm. Esto genera numerosas operaciones de nivelación que aumentan el tiempo de montaje.
Además, bajo la brida inferior es necesario colocar patas de nivelación que también hay que nivelar.
Por último, mencionar el peso excesivo, debido al elevado espesor de material necesario en las bridas para evitar concentraciones de tensiones en la unión con la chapa y, la compleja maniobrabilidad de estos elementos. Esto supone la necesaria utilización de grúas de capacidad considerable de carga, que aumentan la dificultad de maniobra y el tiempo necesario de montaje. Así mismo, sus elevadas dimensiones y peso provocan serias limitaciones al transporte normal por carretera.
La utilización de la otra solución observada en el estado de la técnica, soluciona en parte estos problemas, pero no de forma completa, presentando igualmente ciertos inconvenientes.
El primero de ellos se debe a que a pesar de que la jaula de pernos no presenta una superficie continua impermeable al hormigonado, la reducida distancia existente entre los pernos genera una barrera que complica la colocación de las barras superiores e incluso impide la continuidad de las mismas siendo necesaria la utilización de una importante cantidad de armadura auxiliar circundante a la interfaz, como en el caso de la virola.
Asimismo, las piezas que conforman la jaula de pernos se suministran de manera individualizada siendo necesario su premontaje antes de proceder a la colocación en su posición definitiva. Además, el número tan elevado de pernos que es necesario atornillar en ambas bridas y que en ocasiones puede llegar a 140, con sus tuercas y arandelas correspondientes genera un incremento del tiempo de montaje además de la mayor probabilidad de existencia de errores, más aún cuando las tolerancias de montaje del conjunto son muy restrictivas y numerosas.
Al igual que en el caso de la virola, es necesario un elevado número de operaciones de nivelación, debido en este caso a que las dos bridas y los pernos forman una estructura rígida pero deformable complicada de posicionar y nivelar. Por tanto, al igual que en el caso de la virola, se obtienen tiempos de montaje excesivos, a los que hay que añadir los de la colocación de unas patas de nivelación bajo la brida inferior, que también es necesario nivelar.
Por último, el peso de este conjunto formado por las dos bridas y los pernos, también resulta bastante elevado. Por tanto, siguen siendo necesarias grúas para cargas considerables, lo que aumenta de nuevo la dificultad de maniobrar y el tiempo de montaje. Descripción de la invención
La conexión entre una torre de un aerogenerador y su cimentación, que aquí se presenta, se realiza mediante una interfaz formada por elementos flexibles e independientes entre si. Los elementos flexibles que constituyen la interfaz pueden estar formados por una serie de cables tesados que presentan un anclaje pasivo en uno de sus extremos y un anclaje activo en el otro.
Dichos elementos flexibles también pueden estar formados por una serie de cables (1 ) tesados que presentan dos anclajes activos, uno de ellos en cada uno de sus extremos.
En ambos casos, cada uno de estos cables se encuentra en el interior de unos medios de alojamiento vertical que quedan embebidos en la cimentación, encontrándose dichos medios de alojamiento separados entre si una cierta distancia. Los cables van alojados en el interior de los medios de alojamiento con un espacio u holgura para permitir que los cables queden en posición vertical aunque los medios de alojamiento hayan quedado embebidos en el hormigón con cierta inclinación.
Los cables tesados pueden ser preferentemente de acero y los medios de alojamiento vertical de los mismos pueden estar formados por vainas o cualquier otro elemento o conjunto de elementos que generen un hueco en el que alojar el cable.
La torre del aerogenerador puede ser metálica o de hormigón ya sea armado pretensado con cables de tesado comunes a los de la conexión o con cables de tesado independientes a los de esta o bien, de hormigón armado no pretensado. Así mismo, la cimentación puede presentar un aligeramiento central o no.
En los casos de cimentación sin aligeramiento central, el anclaje pasivo se encuentra embebido en la cimentación y el tesado de los cables se realiza desde el extremo superior de los mismos, mientras que en los casos de cimentación con aligeramiento central, el anclaje pasivo es exterior a la cimentación y el tesado de los mismos se realiza desde su extremo inferior, o bien ambos anclajes son activos y su tesado se realiza desde ambos extremos del cable.
Los cables de acero, están compuestos por varios torones, típicamente de entre 0,5 y 0,6 pulgadas quedando siempre una holgura suficiente hasta la vaina.
La resistencia a la rotura de dichos cables (1 ) es preferentemente superior a 1725 MPa y preferentemente se encuentra en un intervalo de entre 1725 y 1860 MPa, mientras que el límite elástico preferente debe ser como mínimo 1550 y preferentemente está entre 1550 y 1670 MPa.
Además de la conexión entre una torre de un aerogenerador y su cimentación, se presenta en esta memoria el procedimiento de ejecución de dicha conexión.
Dicho procedimiento presenta dos variantes en función de si la cimentación no presenta ningún aligeramiento central o sí que existe dicho aligeramiento.
De este modo, en el primer caso, sin ningún aligeramiento en la cimentación, el procedimiento de ejecución comprende una serie de fases.
La primera de ellas es el armado de la cimentación, seguida de la colocación de los medios de alojamiento de los cables.
A continuación se realiza el montaje de los anclajes pasivos, que en este caso de cimentación sin aligeramiento, quedan embebidos en la misma. Los anclajes pasivos constan de armadura, una trompeta y una placa de reparto. La siguiente fase consiste en el enfilado de los cables de acero, introduciéndolos cada uno en una de las vainas verticales.
Una vez se han realizado todas esas fases, se lleva a cabo el hormigonado de la cimentación.
Posteriormente se coloca al menos el primer tramo de la torre.
En el caso en que la torre del aerogenerador sea metálica, este primer tramo comprende una brida inferior para la conexión del anclaje a la torre.
En el caso en que la torre sea de hormigón con cables de tesado comunes a los de la conexión, se colocan todos aquellos tramos cuyo cable de tesado sea el mismo que el de la conexión, mientras que en el caso de una torre de hormigón cuyo tesado sea independiente del de la conexión, se coloca el primer tramo de la misma ya tesado en planta.
A continuación se vierte mortero de nivelación en la parte superior del pedestal de la cimentación.
En el caso en que la torre sea de hormigón con tesado común al de la conexión, y este tesado sea exterior a la torre, presenta una fase adicional a continuación del vertido del mortero, que comprende el montaje de guías de los cables hacia la torre.
A continuación, se procede el montaje de los anclajes activos en la parte superior de cada cable.
Seguidamente se realiza el tesado de los mismos y, por último, se rellena las vainas con lechada cementosa.
Por otra parte, tenemos el segundo caso, para este procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre de un aerogenerador y su cimentación, en el que dicha cimentación sí presenta un aligeramiento central. Es este caso comprende igualmente una serie de fases que se inician con el armado de la cimentación y el encofrado del cajetín inferior.
Dicho cajetín puede ser continuo en las torres metálicas o bien, en el caso de las torres de hormigón, puede realizarse un cajetín discontinuo, con esquinas angulares o redondeadas, que disminuya las tensiones y con ello la armadura circundante a los mismos necesaria. Esto es gracias a que el diámetro de la base de una torre de hormigón es aproximadamente el doble que en torres metálicas, y por tanto también es mayor el perímetro de la misma, existiendo mayor separación lateral entre las vainas.
Realizado el encofrado del cajetín, se procede a colocar los medios de alojamiento de los cables.
Se hormigona la cimentación.
A continuación se coloca al menos el primer tramo de torre.
En el caso en que la torre sea metálica, se coloca el primer tramo que comprende una brida inferior para la conexión del anclaje a la torre.
En el caso en que la torre sea de hormigón con un tesado común al de la conexión, se colocan todos aquellos tramos de la misma cuyo cable sea al mismo que el de la conexión, mientras que si es de hormigón pero con un tesado independiente al de la conexión, se coloca solo el primer tramo de la torre, estando este ya tesado en planta.
A continuación se realiza el vertido del mortero de nivelación en la parte superior del pedestal de la cimentación.
En el caso en que la torre sea de hormigón con un tesado común al de la conexión y este tesado sea exterior a la torre, seguidamente se realiza una fase adicional de montaje de las guías de los cables hacia la torre. Colocado el mortero de nivelación, se realiza el enfilado de los cables por el interior de las vainas verticales.
Luego, se realiza el montaje de los anclajes pasivos de cada cable. Puede ocurrir que los cables presenten un anclaje activo en cada extremo, en cuyo caso, se saltaría este paso.
Posteriormente, el montaje de los anclajes activos de cada cable y por último el tesado de los mismos.
Para poder fijar correctamente la posición de los medios de alojamiento de los cables, el procedimiento puede comprender la utilización de una plantilla de fijación y separación entre los mismos. Esta plantilla, que puede estar formada por PVC u otro material similar, tal que resulten económicas, ligeras, modulables y montables de manera manual, queda embebida en la cimentación. Esta plantilla puede estar formada por un cuerpo anular plano que presenta una serie de orificios en su superficie por donde se introducen las vainas.
La conexión aquí propuesta puede utilizarse igualmente en la conexión entre tramos de las torres, tanto si se trata de una interfaz de conexión acero-acero en torres metálicas, hormigón-acero en torres híbridas o bien, hormigón-hormigón en torres de hormigón. El procedimiento de ejecución es el mismo que en los casos detallados, con la salvedad de que en estos casos se realiza en altura.
Con la conexión entre una torre de un aerogenerador y su cimentación que aquí se propone, se consiguen importantes mejoras respecto al estado de la técnica.
Así pues, en primer lugar, gracias a la configuración flexible de esta solución propuesta, se eliminan las bridas inferior y superior que vienen utilizándose hasta el momento, con lo que se consigue una reducción importante de la cantidad de material empleado así como del tiempo de montaje necesario. Además, el montaje puede realizarse prácticamente manual, sin la necesidad de grúas, con lo cual todo es más maniobrable y el tiempo de montaje disminuye.
Así mismo, las tareas de nivelación se simplifican enormemente pues se reducen a un control de la holgura existente entre el cable y la vaina, lo cual también reduce de forma importante el tiempo de montaje.
Por otra parte, el hecho de que sean cables independientes que mantienen una distancia determinada de separación entre ellos, ofrece una solución que elimina la impermeabilidad total o parcial existente en los métodos tradicionales, eliminando la necesidad de la gran cantidad de armadura circundante adicional que es preciso colocar en dichos métodos tradicionales.
Por tanto se consigue una reducción importante del coste en materiales, así como del coste en montaje, pues disminuye de forma significativa los tiempos necesarios del mismo, así como de la nivelación. Así mismo, supone una mejor solución estructural, desde el punto de vista de que no genera juntas frías que pudieran ocasionar daños estructurales futuros, con lo cual se aporta una mayor durabilidad y resistencia a la interfaz de conexión entre la torre y su cimentación.
Del mismo modo, dependiendo de las necesidades de cada caso, la cimentación asociada puede presentar un aligeramiento central o no. El hecho de que presente un aligeramiento central posibilita una mayor accesibilidad en caso de reparación, así como poder realizar el tesado de los cables desde la parte inferior.
Estos dos posibles modos de cimentación favorecen la existencia de dos modalidades de procedimiento de ejecución de la conexión, siendo el caso en que la cimentación presenta un aligeramiento central un procedimiento en el que el tesado se realiza desde la parte inferior, con lo cual se obtiene en el caso de torres de hormigón, una eliminación de las pérdidas por rozamiento del postesado en la base inferior de la torre, donde los esfuerzos son mayores, unas mayores condiciones de seguridad y facilidad de las operaciones de tesado y, en el caso de torres metálicas, un mayor espacio disponible para la colocación de los gatos de tesado. Breve descripción de los dibujos
Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripción, una serie de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La Figura 1 .- Muestra la planta general de una cimentación.
La Figura 2.- Muestra una ampliación del detalle A de la Figura 1 .
La Figura 3.- Muestra una planta general de la plantilla de fijación y separación de las vainas.
La Figura 4.- Muestra una vista general en sección del conjunto cimentación- conexión-torre, en un primer caso de una torre metálica y una cimentación sin aligeramiento.
Las Figuras 5.1 y 5.2.- Muestran una ampliación del detalle B de la Figura 4, que muestran la zona del anclaje activo del cable del primer caso, antes y después de su tesado.
La Figura 6.- Muestra una ampliación del detalle C de la Figura 4, que muestra el anclaje pasivo del cable, para el primer caso.
La Figura 7.- Muestra una vista general en sección del conjunto cimentación- conexión-torre, en un segundo caso de una torre de hormigón con tesado independiente del de la conexión y una cimentación sin aligeramiento central.
La Figura 8.- Muestra una ampliación del detalle D de la Figura 7, que muestra la zona del anclaje activo del cable. La Figura 9.- Muestra una vista general en sección del conjunto cimentación- conexión-torre, en un tercer caso de una torre de hormigón con tesado común al de la conexión y una cimentación con aligeramiento central.
Las Figuras 10.1 y 10.2.- Muestran una ampliación del detalle E de la Figura 9 que muestra la zona del anclaje activo del cable del tercer caso, antes y después de su tesado.
Las Figuras 1 1 .1 y 1 1 .2.- Muestran una ampliación del detalle F de la Figura 9 que muestra la zona del anclaje pasivo del cable del tercer caso, antes y después de su tesado.
La Figura 12.- Muestra con detalle una perspectiva del cajetín inferior discontinuo con esquinas redondeadas.
Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invención
A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en los modos de realización preferente de la invención, la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8) que aquí se proponen, comprenden una interfaz formada por elementos flexibles a independientes entre si.
Como se observa en las Figuras 1 y 2, los elementos flexibles que forman dicha interfaz están formados por una serie de cables (1 ) que en estos modos de realización preferente de la invención son cables de acero tesado que presentan un anclaje pasivo (2) en uno de sus extremos y un anclaje activo (3) en el otro.
Cada uno de los cables (1 ) se dispone en el interior de un medios de alojamiento (4) vertical que en estos ejemplos de realización preferente de la invención son unas vainas que quedan embebidas en la cimentación. Las vainas se encuentran situadas manteniendo una cierta separación entre ellas, para lo cual se emplea una plantilla (5) de fijación y separación de las mismas, que se muestra en la Figura 3. Esta plantilla (5) en los ejemplos de realización preferente de la invención que aquí se detallan está formada por un cuerpo anular plano con una serie de orificios (6) y distantes en su superpie para la introducción en los mismos de las vainas (4). La platilla está realizada preferentemente de PVC, con lo que resulta una plantilla ligera, modulable, montable de manera manual y económica. La plantilla (5), al igual que las vainas (4), queda embebida en la cimentación.
Los cables (1 ) de acero empleado en estos ejemplos de realización preferente de la invención están compuestos por 7 torones de 0,5 pulgadas que mantienen una holgura suficiente con las vainas (4).
Los valores típicos de resistencia a la rotura de dichos cables (1 ) se encuentran en un intervalo de entre 1725 y 1860 MPa, mientras que el límite elástico típico es de entre 1550 y 1670 MPa.
En un primer ejemplo de realización preferente de la invención considerado, la torre (7) del aerogenerador es metálica y la cimentación (8) no presenta ningún aligeramiento central.
Siendo esto así, como puede observarse en la Figura 4, el anclaje pasivo (2) se encuentra embebido en la cimentación (7) y el tesado de los cables (1 ) se realiza desde la parte superior de los mismos.
El procedimiento de ejecución de la conexión entre dicha torre metálica (7) y la cimentación (8) sin aligeramiento comprende una serie de fases.
La primera de ellas es el armado de la cimentación (8) y a continuación se realiza la colocación de las vainas (4) verticales mediante atado a la armadura.
Posteriormente se realiza el montaje de los anclajes pasivos (2) que como se observa en la Figura 4 quedan embebidos en la cimentación (8). En la Figura 6 se muestra en detalle un anclaje pasivo (2), con los distintos elementos que lo forman, como son la armadura (9), la trompeta (10) y la placa de reparto (1 1 ).
A continuación se realiza el enfilado de los cables (1 ) en el interior de las vainas (4), tal y como se muestra con mayor detalle en la Figura 5.1.
En este momento puede precederse al hormigonado de la cimentación (8) y posteriormente, se lleva a cabo la colocación del primer tramo de la torre (7) que comprende una brida (12) que va a posibilitar la conexión de la torre con el anclaje.
Para la nivelación de la torre (7), se vierte mortero (13) en la parte superior del pedestal (14) de la cimentación y, una vez realizada esta nivelación, se efectúa el montaje de los anclajes activos (3) en la parte superior de cada cable (1 ).
En la Figura 5.2 puede observarse la siguiente fase, que consiste en el tesado de los anclajes activos (3), que como se muestra, tras el tesado adquieren una perfecta verticalidad, gracias a la holgura existente entre el mismo y la superficie lateral de la vaina (4).
Por último, se rellena las vainas (4) con lechada cementosa.
En un segundo ejemplo de realización preferente de la invención, se ha considerado una torre (7) del aerogenerador de hormigón cuyos cables de tesado
(1 .1 ) son independientes a los cables (1 ) de la conexión y una cimentación (8) que tampoco presenta ningún aligeramiento central.
Las fases del procedimiento de ejecución de la conexión entre dicha torre (7) y su cimentación (8) son las mismas que en el primer ejemplo expuesto, con la salvedad de que tras el hormigonado de la cimentación, se coloca el primer tramo de la torre (7) previamente tesado en planta. Como se puede observar en la Figura 7, tanto las vainas (4) como el anclaje pasivo (2) quedan igual que ocurría en el primer ejemplo descrito, embebidas en la cimentación (8) y, el tesado se realiza por la parte superior de la misma.
Así mismo, puede observarse en al Figura 8, la diferenciación existente entre el cable (1 ) de anclaje de la conexión, que en esta Figura se muestra enfilado y tesado y el cable de tesado (1 .1 ) de la torre, que en este segundo ejemplo de realización preferente de la invención son independientes.
Por último, en un tercer ejemplo de realización preferente de la invención, se ha considerado una torre (7) del aerogenerador de hormigón cuyos cables de tesado son comunes a los de tesado de la conexión y la cimentación (8) presenta un aligeramiento central.
Así mismo, el cajetín (15) de la cimentación (8) al que se ancla la torre (7) es discontinuo con esquinas redondeadas, como se muestra en la Figura 12 y, el tesado de la torre (7) es exterior a la misma.
Con estos condicionantes y según se muestra en la Figura 9, el anclaje pasivo (2) es exterior a la cimentación (8), el tesado de los cables (1 ) se realiza desde la parte inferior de los mismos y el tesado de la torre (7) es exterior a la misma.
El procedimiento de ejecución en este caso, comprende al igual que en los anteriores, una serie de fases.
La primera de ellas es el armado de la cimentación (8) y el encofrado del cajetín (15) discontinuo.
A continuación, se colocan las vainas (4) verticales mediante atado a la armadura y seguidamente se hormigona la cimentación (8).
Ahora se colocan los tramos de la torre (7) cuyo cable (1 ) de tesado sea el mismo que el de la conexión. La siguiente fase comprende el vertido del mortero (13) de nivelación en la parte superior del pedestal (14) de la cimentación (8) y a continuación, se realiza el montaje de unas guías (16) de los cables hacia la torre. Estas guías (16) pueden observarse en las Figuras 10.1 y 10.2, donde se representa la guía (16) del cable hacia la torre (7) y una segunda guía (16.1 ) en la torre o desviador.
En las Figuras 10.1 y 1 1 .1 se muestra con detalle el resultado de la siguiente fase, que comprende el enfilado de los cables (1 ) por el interior de las vainas (4).
A continuación, se realiza el montaje de los anclajes pasivos (2) que en este ejemplo de realización preferente de la invención van situados en la parte superior de cada cable (1 ).
Luego se montan los anclajes activos (3) en la parte inferior de cada cable (1 ) y se realiza su tesado desde la parte inferior de los mismos, tal y como se representa en la Figura 1 1 .2.
En la Figura 10.2 se muestra cómo queda el cable (1 ) en la zona superior del cajetín (15) tras el tesado.
En los tres ejemplos de realización preferente de la invención aquí expuestos, se utiliza una plantilla de fijación y separación de los cables de modo que las vainas presentan cierta separación entre ellas.
Dicha plantilla que se muestra en al Figura 3, en dichos ejemplos preferentes está formada por un cuerpo anular plano con una serie de orificios (6) equidistantes en su superficie para la introducción en los mismos de las vainas (4). En estos casos está realizada de PVC, pero podría ser de cualquier material similar, con el que resulte ligera, modulable, fácil de montar de forma manual y económica.
Con la conexión entre una torre de un aerogenerador y su cimentación, que aquí se presenta se consiguen múltiples ventajas respecto al estado de la técnica. Así pues, se posibilita la eliminación de las bridas inferior y superior necesarias en la mayoría de los métodos existentes en la actualidad.
Al eliminarse estos dos elementos de tan gran peso y tamaño, se obtiene una reducción de material empleado así como del tiempo de montaje.
Además, los elementos que conforman esta conexión aquí propuesta, son de dimensiones muy aceptables que hacen innecesaria la utilización de grúas, obteniendo un proceso mucho más maniobrable y con un tiempo de montaje que de nuevo se reduce respecto a los tiempos necesarios en el estado de la técnica.
Por otro lado, las tareas de nivelación son mucho más reducidas y sencillas.
Así mismo, se elimina la impermeabilidad parcial o total existente en el estado de la técnica, con lo cual ya no es necesaria ninguna armadura adicional circundante.
En cuanto al procedimiento, se obtiene un procedimiento sencillo y con un tiempo de ejecución bastante más reducido respecto a los existentes en el estado de la técnica. El hecho de que pueda utilizarse una cimentación con un aligeramiento central favorece un procedimiento más fácil y efectivo, que puede tesarse desde la parte inferior, eliminando las complicaciones actuales debidas al obligatorio tesado desde la parte superior de los cables.

Claims

REIVINDICACIONES
1 - Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), caracterizada por que dicha conexión se realiza mediante una interfaz formada por elementos flexibles e independientes entre si.
2- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según la reivindicación 1 , caracterizada por que los elementos flexibles que forman la interfaz están formados por una serie de cables (1 ) tesados con un anclaje pasivo (2) en uno de sus extremos y un anclaje activo (3) en el otro, que se encuentran cada uno de ellos en el interior de unos medios de alojamiento (4) vertical que quedan embebidos en la cimentación (8), hallándose dichos medios de alojamiento separados entre sí una cierta distancia.
3- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según la reivindicación 1 , caracterizada por que los elementos flexibles que forman la interfaz están formados por una serie de cables (1 ) tesados con dos anclajes activos, cada uno en uno de sus extremos, que se encuentran cada uno de ellos en el interior de un elemento longitudinal (4) vertical que queda embebido en la cimentación (8), hallándose dichos elementos longitudinales separados entre sí una cierta distancia.
4- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por que el anclaje pasivo (2) se encuentra embebido en la cimentación.
5- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada por que el anclaje pasivo (2) es exterior a la cimentación (8).
6- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según la reivindicación 4, caracterizada por que el tesado de los cables (1 ) se realiza desde su extremo superior. 7- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según la reivindicación 5, caracterizada por que el tesado de los cables (1 ) se realiza desde su extremo inferior.
8- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el tramo de torre (7) del aerogenerador que conecta con la cimentación es de hormigón y los cables (1 ) de tesado de la conexión son comunes a los de tesado de la torre.
9- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el tramo de torre (7) del aerogenerador que conecta con la cimentación es de hormigón y los cables (1 ) de tesado de la conexión son independientes de los cables de tesado (1.1 ) de la torre (7).
10- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el tramo de torre (7) del aerogenerador que conecta con la cimentación es de hormigón armado no pretensado.
1 1 - Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que el tramo de torre (7) del aerogenerador que conecta con la cimentación es metálica.
12- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los cables tesados que forman la interfaz pueden estar formados por acero.
13- Conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que los medios de alojamiento (4) verticales de cada uno de los cables pueden estar formados por vainas o cualquier otro elemento o conjunto de elementos que genere un hueco en el que alojar el cable.
14- Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), siendo esta una cimentación sin aligeramiento central, tal y como la que se define en las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por que comprende las siguientes fases
- armado de la cimentación (8);
- colocación de medios de alojamiento (4) de los cables;
- montaje de anclajes pasivos (2);
- enfilado de cables (1 ) de acero;
- hormigonado de la cimentación (8);
- colocación de al menos el primer tramo de torre (7);
- vertido de mortero (13) de nivelación en la parte superior del pedestal (14) de la cimentación (8);
- montaje de anclajes activos (3) en la parte superior de cada cable (1 );
- tesado de los cables (1 ), y;
- relleno de vainas (4) con lechada cementosa.
15- Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según la reivindicación 14, caracterizada por que en el caso de una torre (7) del aerogenerador de hormigón con cables (1 .1 ) de tesado comunes a los de la conexión, la fase de colocación de al menos el primer tramo de torre (7) comprende la colocación de los tramos de dicha torre cuyo cable (1 .1 ) sea el mismo que la conexión.
16- Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según la reivindicación 15, caracterizada por que si el tesado es exterior a la torre (7), tras el vertido de mortero (13) de cimentación presenta una fase adicional de montaje de las guías (16, 16.1 ) de los cables hacia la torre. 17- Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), siendo esta una cimentación con un aligeramiento central, tal y como la conexión que se define en las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por que comprende las siguientes fases
- armado de la cimentación (8) y encofrado del cajetín (15) inferior;
- colocación de medios de alojamiento (4) de los cables;
- hormigonado de la cimentación (8);
- colocación de al menos el primer tramo de torre (7);
- vertido de mortero (13) de nivelación en la parte superior del pedestal (14) de la cimentación (8);
- enfilado de cables (1 ) de acero;
- montaje de anclajes pasivos (2);
- montaje de anclajes activos (3), y;
- tesado de los cables (1 ).
18- Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según la reivindicación 17, caracterizada por que el cajetín (15) inferior puede ser discontinuo.
19- Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 17 y 18, caracterizada por que en el caso en que la torre (7) del aerogenerador sea de hormigón con unos cables de tesado (1.1 ) comunes a los de la conexión y exterior a la torre, comprende tras el vertido del mortero (13) de nivelación, una fase adicional de montaje de las guías (16, 16.1 ) de los cables (1 ) hacia la torre.
20- Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 17 a 18, caracterizada por que en el caso en que la torre (7) del aerogenerador sea de hormigón con unos cables de tesado (1.1 ) comunes a los de la conexión, en la fase de colocación de al menos el primer tramo de torre (7), se coloca aquellos tramos de la misma cuyo cable sea el mismo que el de la conexión. - Procedimiento de ejecución de la conexión entre una torre (7) de un aerogenerador y su cimentación (8), según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, caracterizada por que la colocación de los medios de alojamiento (4) de los cables se realiza sobre un elemento de fijación y separación entre dichos medios que queda embebido en la cimentación.
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