WO2015150594A1 - Sistema para ensamblar un aerogenerador y método seguido - Google Patents

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WO2015150594A1
WO2015150594A1 PCT/ES2014/000056 ES2014000056W WO2015150594A1 WO 2015150594 A1 WO2015150594 A1 WO 2015150594A1 ES 2014000056 W ES2014000056 W ES 2014000056W WO 2015150594 A1 WO2015150594 A1 WO 2015150594A1
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tower
lifting
module
wind turbine
gondola
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PCT/ES2014/000056
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Inventor
Eneko Sanz Pascual
Hely Ricardo SAVIL COSTA
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Nabrawind Sl
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention is related to the assembly of wind turbines, and more specifically to the assembly of a gondola and its corresponding tower, both constituted by a series of modules that can be assembled together.
  • the assembly process follows a series of steps in a specific order and uses specific tools for each of the stages, highlighting the lifting system consisting of several modules arranged perimetrically.
  • system can also be used to mount offshore towers, pre-assembling the submerged section and then raising the wind turbine on it.
  • US patent 200908731 1 presents a complex system for raising a tower and subsequently its gondola with full rotor.
  • the wind turbines thus mounted have a height between 40 and 90 meters, well below the 160 meters measured by the tower of this proposal.
  • the sections of the towers are covered with rail guides where they engage the structure of actuators that raise the assembly.
  • the lifting system is operated from the gondola itself and is secured by braces to withstand the moments to which it is subjected.
  • Patent ES 2389345 presents jaws with radial movement to hold the tower while the following sections are introduced. And vertical cylinders with perpendicular actuators to raise the wind turbine as it is mounted.
  • the fault with this patent is that when the jaws act the cylinders do not act and vice versa.
  • loads i derived from the own weight and the incidence of air on the wind turbine. These charges are translated into a bending moment, and the reactions should ultimately be vertical loads. Said vertical reactions must be supported by the system conceived in all the moments of the process.
  • the aforementioned patent when only the jaws act, the only vertical load would come from the friction of the jaws against the tower. For such friction to be sufficient to balance the mentioned moment, the radial force would be so great that it would dent the tower. Therefore, said invention is considered insufficient to solve the problem which, however, the new proposal completely resolves efficiently.
  • These lifting systems are equipped with a base with sufficient surface to settle stably on the ground surrounding the foundation of the tower.
  • some type of anchor can be added without changing the general concept of the lifting system and assembly process.
  • the connection of the lifting system and the basic module or the lower section of the tower that will be anchored to the foundation is also contemplated.
  • the lattice tower is formed by more legs (four, five, etc.), there will be as many lifting systems as legs the tower has, so that the transmission of loads is as natural as possible according to the design of the tower.
  • Another object of the invention is the use and design of a specific tooling that is used together with the lifting platform to which, for example, an auxiliary column and its corresponding connection pieces are added for the mooring of the different modules of tower that will rise gradually.
  • the use of both the lifting system and the process in the assembly of marine wind turbines is also an object of the invention.
  • the underwater part of the tower would be the same as the rest, avoiding the very heavy and very expensive transitions between the underwater anchor and the wind turbine tower.
  • the assembly of the underwater section would be carried out before the rest. First the preassembly will be done on a floating platform. Subsequently, after opening a hole in the platform of equal diameter to that of the tower, the same lifting system would allow the underwater section to be submerged until it reaches the bottom. Once said section was fixed, the original process would be applied to assemble the entire wind turbine on said underwater section as if it were a ground foundation.
  • Figure 2 is a plan view and an elevation view showing the foundation.
  • Figure 3 is a plan view and an elevation view of the foundation and the lower tower module.
  • Figure 4 is a plan view and an elevation view of the foundation, the lower tower module and the lifting system.
  • Figure 5 shows an elevation view of the gondola mounted on the lifting system.
  • Figures 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 and 15 show different stages in the assembly and lifting process of the gondola and the tower.
  • Figure 16 shows a view of the elevation of the last section of the tower.
  • Figure 17 shows the detail of the union of the tower modules.
  • Figure 18 shows an elevation view and a plan view of the connection details of the connection piece between the auxiliary column and a tower module.
  • Figures 19, 20 and 21 show a second practical embodiment on a solid truncated conical tower and its connection details between modules and with the connection piece.
  • Figure 22 is the elevation of the preassembly of the underwater tower on a floating platform.
  • Figures 23, 24, 25, 26, 27 and 28 show the stages of the process of submerging the pre-assembled underwater tower, prior to the subsequent assembly of the tower and gondola.
  • Figure 29 is an elevational and plan view of the additional connection piece
  • Figure 30 shows the direct connection piece used with the lifting platform.
  • the wind turbine of the invention is composed of its corresponding blades (1) attached to the rotor (2) and the gondola (4) mounted on the tower (3).
  • the tower (3) in a first practical embodiment is a lattice tower with three equidistant legs throughout its height. This wind turbine is multi-megawatt and therefore large, which would require the use of large cranes for assembly.
  • the first step is to prepare the foundation (5) of the tower, shown in figure 2.
  • Said foundation (5) is established under the ground (6) and sized according to the loads that must be put up with.
  • the next step is the installation of the basic module (7) of the tower shown in Figure 3.
  • Said element is an auxiliary element used to give a height and maneuverability margin between the ground (6) and the elements that will be mounted later: the gondola (4) and the different sections of the tower (3).
  • the basic module (7) has a design just like the tower modules but with a lower height.
  • the lifting systems (8) are arranged in a triangular shape peripherally to the foundation (5) and have a joint structure (9) that extends between the three lifting systems (8).
  • Each of the systems rests on its respective base (10) and has a lifting platform (11) capable of moving between the lower point and the upper point of said lifting system (8).
  • Said lifting system (8) has a lifting mechanism inside which can be formed by electric motors, hydraulic cylinders, rack and pinion, chain, etc. These elements raise and lower the lifting platform (11) and the loads are absorbed by said platforms and transferred to the lifting system (8) and their corresponding bases (10), since these bases have sufficient diameter to support the moments derived from the eccentric loads that occur between the wind turbine and the lifting system (8). It should be taken into account that the distance between the axis of the tower and each axis of the lifting system introduces a secondary moment in the structure to be considered.
  • the beginning of the assembly begins in figure 5 with the constitution of the gondola (4) and the elements that compose it.
  • the connecting ring (12) between the tower and the power train will be assembled, an annular piece that carries the turning system at its top and with the capacity to support the power train and to house part of the generator (13) inside.
  • the power train, bench, connecting piece and electrical systems make up what is defined as a gondola (4) and is mounted on the lower module (7) and supported by the corresponding lifting platforms (11).
  • the gondola lift is shown in Figure 6 and occurs when each of the lifting platforms (11) pass from the lower point to the upper point of the corresponding lifting system (8).
  • FIGS 7 and 8 it is shown as the upper module of the tower (14), it is placed under the gondola (4) and on the lower module (7), the aforementioned module is anchored by screwing the module legs (14 ) with the plates (not shown in the figure) provided by the connecting ring (12) and with the lower module (7).
  • the lifting platforms are lowered (11).
  • a new auxiliary element becomes part of the assembly, an auxiliary column (15) is anchored between the lifting platforms (1 1) and connecting flanges (16) that join the ring of union (12).
  • connection piece (18) is used as an auxiliary element to continue assembly.
  • This connecting piece (18) is anchored at the top of the auxiliary column (15) and is anchored, not to the union ring (12) as in the previous step, but to the union between modules (14 and 17) .
  • Figure 15 shows how the process continues by raising the gondola (4) and the two assembled tower modules (14 and 17) and proceeding to place a new module (not shown in the figure) at the bottom. Again, the new module is anchored with the previous module and the lower module, the connection pieces are released and the lifting platforms are lowered. This step will be repeated until all the modules of the tower are completed as shown in Figure 16.
  • the hardware shown in Figure 17 represents the connection between modules, for example the connection between the upper module of the tower (14) and the lower module (7) shown in Figures 8 and 9 or the connection between modules (14 and 17) of Figure 14
  • connection piece (18 'and 18 ") is subdivided into two parts to place them from the sides surrounding the columns of the modules. This subdivision generates two symmetrical pieces one for the left side and one for the right
  • the connection flange (16) has a configuration similar to the connection piece (18) by varying the orientation of the relief (21) and the way of anchoring to the connecting ring (12).
  • Figure 19 shows a second practical embodiment where the tower is constituted by solid frustoconical rings that can be made of metal, concrete or any other material.
  • the solution to be able to act on the frustoconical modules is to have connection pieces (18a) of different lengths or that the platform (11) is extensible.
  • Figure 20 shows a connection between truncated conical modules (22).
  • the connection piece will be the same for the circular end that is fixed to the auxiliary column (15), while for the opposite end it ends in a curved shape (23) to be able to adapt to the joint between truncated conical modules (22).
  • Figure 22 shows another practical embodiment for a floating platform (24) that is prepared to mount an offshore wind turbine using the same tooling and proceeding to assemble the underwater section before mounting the rest of the wind turbine.
  • the floating platform (24) rests above sea level (25) and supports the corresponding lifting systems (8).
  • a retractable platform (26) is established on which the basic module (7) is installed.
  • the first step is not the placement of the gondola but the placement of the underwater module that will be submerged below sea level.
  • the placement of the basic module (7) is followed by the placement of the upper underwater module (14) of the tower, the descent of the lifting platforms (11), the installation of the auxiliary column (15) and the connecting piece (18), the elevation of the upper underwater module of the tower (14), the placement of the module (17) and successive modules until the distance between the floating platform (24) and the bottom level (27) is completed.
  • the basic module (7) is disconnected, the retractable platform (26) is opened and the bottom anchor system (28) is placed, as shown in Figure 23.
  • Figures 24 and 25 show how with the help of the additional support piece (29) the lifting platforms (11) are descending the modules.
  • a new piece of direct connection (30) as shown in figures 26, 27 and 28.
  • the additional support piece (29) will be arranged in a staggered or oblique manner so as not to interfere with the lifting platform (11), from the base (10) of the lifting system (8) to the joint between modules
  • This additional support piece (29) is also formed by two pieces (29 'and 29 ") is subdivided into two parts to place them from the sides surrounding the columns of the modules.
  • the circular end of the piece Additional support (29) has a cross-shaped relief (21) to free the screws (20) of the joint.
  • the direct connection piece (30) is formed by two equal pieces that are arranged sandwich on the lifting platform (11) and on the joints between modules of the tower (3). This piece is also formed by two pieces (30 'and 30 "). In this case, also the circular end of the direct connection piece (30) has a cross-shaped relief (21) to free the screws (20 ) of the Union.

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Abstract

Sistema para ensamblar un aerogenerador sin ayuda de grúas, que dispone de sistemas de elevación (8) dispuestos periféricamente a la torre (3), con una plataforma de elevación (11), una base (10) y un mecanismo de elevación interno. La plataforma de elevación (11) coopera con distintos útiles de conexión (16, 18 y 2x) que pueden soportarse sobre una columna auxiliar (15) y elevar o descender así los sucesivos módulos de la torre (3). El método para su ensamblaje es: preparar la cimentación (5) sobre el suelo (6) o sobre la plataforma marina, instalar el módulo básico (7), colocar periféricamente los sistemas de elevación (8). En caso de un aerogenerador offshore se procede con el montaje del tramo subacuático y tras abrir un orificio en la plataforma el mismo sistema de elevación permitiría sumergir dicho tramo subacuático hasta llegar al fondo. Una vez fijado dicho tramo, se procede a fijar y elevar la góndola (4), colocar el módulo superior (14) de la torre en el hueco creado, descender las plataformas de elevación (11), instalar la columna auxiliar (15) y la brida de conexión (16), elevar la góndola (4) con el módulo superior de la torre (14), colocar el módulo (17) en el hueco creado, desconectar la columna auxiliar (15) y descender las plataformas de elevación (11), instalar la columna auxiliar (15) y la pieza de conexión (18), elevar la góndola (4) con el módulo (14) y el módulo (17). Esto se repite con el resto de módulos hasta el fin del ensamblaje.

Description

SISTEMA PARA ENSAMBLAR UN AEROGENERADOR Y METODO SEGUIDO
DESCRIPCIÓN
Campo de la invención
La presente invención está relacionada con el montaje de aerogeneradores, y más en concreto con el montaje de una góndola y de su correspondiente torre constituidos ambos por una serie de módulos ensamblables entre sí. El proceso de montaje sigue una serie de pasos en un orden determinado y utiliza unos útiles concretos para cada una de las etapas, destacando el sistema de elevación compuesto por varios módulos dispuestos perimetralmente.
Asimismo, el sistema puede ser utilizado también para montar torres offshore, premontando previamente el tramo sumergido y posteriormente elevando sobre él el aerogenerador.
Antecedentes de la invención
El montaje y transporte de los actuales aerogeneradores condiciona su diseño debido al incremento del tamaño que están alcanzando. Los aerogeneradores cada vez son más grandes y generan mayor potencia, pero su montaje se vuelve muy complicado ya que deben utilizarse grúas de gran altura, escasas en el mercado y costosas de alquilar.
En el estado de la técnica existen un gran número de patentes para evitar el uso de grúas durante el montaje del aerogenerador. La mayoría de las patentes van montando los tramos superponiéndolos unos encima de los otros, pero los ejemplos reseñados a continuación son los que montan los módulos por la parte inferior.
La patente US 200908731 1 presenta un complejo sistema para elevar una torre y posteriormente su góndola con rotor completo. Los aerogeneradores así montados tienen una altura entre 40 y 90 metros, muy por debajo de los 160 metros que mide la torre de la presente propuesta. Además los tramos de las torres están cubiertos de guías carril por donde engranan la estructura de actuadores que elevan el conjunto. El sistema de elevación se acciona desde la propia góndola y está asegurado mediante tirantes para soportar los momentos a los que está sometido.
La patente ES 2389345 presenta unas mordazas con movimiento radial para sujetar la torre mientras se introducen los siguientes tramos. Y unos cilindros verticales con actuadores perpendiculares para elevar el aerogenerador según se va montando. El fallo que tiene esta patente es que cuando actúan las mordazas los cilindros no actúan y viceversa. Aunque lógicamente el aerogenerador no está funcionando durante el montaje, existen cargas i derivadas del peso propio y de la incidencia del aire sobre el aerogenerador. Dichas cargas se traducen en un momento flector, y las reacciones deberán ser a la postre cargas verticales. Dichas reacciones verticales deben ser soportadas por el sistema concebido en todos los instantes del proceso. En la citada patente, cuando sólo actúan las mordazas, la única carga vertical vendría del rozamiento de las mordazas contra la torre. Para que dicho rozamiento fuera suficiente para equilibrar el momento mencionado, la fuerza radial sería tan grande que abollaría la torre. Por tanto, se considera dicha invención insuficiente para resolver el problema que, sin embargo, la nueva propuesta resuelve por completo de forma eficiente.
Las principales diferencias entre el estado de la técnica y la presente invención es que el diseño está específicamente creado para soportar las cargas a las que está sometido el sistema de elevación durante el proceso de ensamblaje proporcionando continuidad en la trayectoria de carga y la mínima carga posible en la zona inferior. Para ello, no es necesario la utilización de sistemas de mordazas o de cilindros redundantes (como sería la solución para la patente ES 2389345), o tirantes de refuerzo y carriles para guiar los tramos (como es la solución para la patente US200908731 1).
Descripción de la invención
El dispositivo más importante utilizado en la presente invención es el sistema de elevación y tiene las mismas dimensiones que los actuales módulos en los que se fragmentan los aerogeneradores debido a las limitaciones existentes para su transporte. Los actuales módulos en los que se fragmenta una torre o cualquier otro componente de un aerogenerador son de máximo 12 m. de altura, que durante el transporte se convierten en 12 m de longitud. Dicha longitud es el límite de los transportes estándar en la mayor parte del mundo. Además tanto el método de montaje como los dispositivos utilizados son válidos para cualquier tipo de torre, aunque en la realización práctica se realice sobre una torre de celosía de sección constante a lo largo de toda su longitud, en vez de las secciones troncocónicas de las torres macizas utilizadas en la actualidad.
Además del dispositivo, otro objeto de la invención es describir un método de elevación de la góndola completa con el anillo de unión entre torre y góndola, anillo que incluye el sistema de giro (yaw) y la bancada que soporta el tren de potencia del aerogenerador y los sistemas eléctricos necesarios para su correcto funcionamiento. Todos estos elementos son modulares y pueden ir montándose paulatinamente sobre la propia cimentación de la torre o bien sobre un módulo básico de la torre que le da al conjunto la altura suficiente para que la manipulación de los elementos de unión pueda efectuarse sin problema. La góndola se montará con anterioridad o posterioridad a los sistemas de elevación. Una vez montada la góndola (sin rotor ni palas) se irá elevando y se irán introduciendo módulos de torre bajo ella.
Es otro objeto de la invención, en la realización preferente, la utilización de tres sistemas de elevación que se establecen en forma triangular, periféricos a la cimentación de la torre y cuyas plataformas de elevación asociadas a dichos sistemas pueden elevarse y descenderse al menos los 12 metros que mide cada módulo de la torre. Dichos sistemas de elevación están dotados de una base con suficiente superficie para asentarse de forma estable sobre el terreno circundante a la cimentación de la torre. En función de las características del terreno se puede añadir algún tipo de anclaje sin variar el concepto general del sistema de elevación y proceso de montaje. También se contempla la unión del sistema de elevación y el módulo básico o el tramo inferior de la torre que se encontrará anclado a la cimentación.
En caso de que la torre de celosía estuviera formada por más patas (cuatro, cinco, etc), se dispondrán de tantos sistemas de elevación como patas tenga la torre, de forma que la transmisión de cargas sea lo más natural posible de acuerdo al diseño de la torre.
Es otro objeto de la invención el uso y diseño de un utillaje específico que se utiliza junto con la plataforma de elevación a la que, por ejemplo, se le añade una columna auxiliar y sus correspondientes piezas de conexión para el amarre de los distintos módulos de torre que se irán elevando paulatinamente.
Estos y otros objetos proporcionan una invención capaz de montar un aerogenerador completo (a excepción de su rotor y palas) sin la necesidad de una grúa pluma adicional que debería tener mayores dimensiones que los 160 m. de la torre más los metros correspondientes a la góndola.
Y por último, es también objeto de la invención el uso tanto del sistema de elevación como del proceso en el montaje de aerogeneradores marinos. En el caso de esta realización preferente, la parte subacuática de la torre sería igual que el resto, evitando las pesadísimas y costosísimas transiciones habituales entre el anclaje subacuático y la torre del aerogenerador. En lo que a esta invención concierne, el montaje del tramo subacuático se realizaría antes que el resto. Primero se hará el premontaje sobre una plataforma flotante. Posteriormente, tras abrir un orificio en la plataforma de igual diámetro al de la torre, el mismo sistema de elevación permitiría sumergir dicho tramo subacuático hasta llegar al fondo. Una vez fijado dicho tramo, se aplicaría el proceso original para ensamblar todo el aerogenerador sobre dicho tramo subacuático como si de una cimentación terrestre se tratara. Breve descripción de los dibujos
A continuación se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La figura 1 es una vista del aerogenerador completo
La figura 2 es una vista en planta y otra en alzado mostrando la cimentación.
La figura 3 es una vista en planta y otra en alzado de la cimentación y el módulo inferior de torre.
La figura 4 es una vista en planta y otra en alzado de la cimentación, el módulo inferior de torre y del sistema de elevación.
La figura 5 muestra una vista en alzado de la góndola montada en el sistema de elevación.
Las figuras 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 y 15 muestran distintas etapas en el proceso de ensamblaje y elevación de la góndola y de la torre.
La figura 16 muestra una vista de la elevación del último tramo de la torre.
La figura 17 muestra el detalle de la unión de los módulos de la torre.
La figura 18 muestra una vista en alzado y otra en planta de los detalles de unión de la pieza de conexión entre la columna auxiliar y un módulo de la torre.
Las figuras 19, 20 y 21 muestran una segunda realización práctica sobre una torre troncocónica maciza y sus detalles de unión entre módulos y con la pieza de conexión.
La figura 22 es el alzado del premontaje de la torre subacuática sobre una plataforma flotante.
Las figuras 23, 24, 25, 26, 27 y 28 muestran las etapas del proceso de sumergir la torre subacuática premontada, previamente al posterior montaje de la torre y góndola.
La figura 29 es una vista en alzado y planta de la pieza de conexión adicional
La figura 30 muestra la pieza de conexión directa utilizada con la plataforma de elevación.
Descripción detallada de la invención
Tal y como se muestra en la figura 1 el aerogenerador de la invención está compuesto por sus correspondientes palas (1) unidas al rotor (2) y la góndola (4) montada sobre la torre (3). La torre (3) en una primera realización práctica es una torre de celosía de tres patas equidistantes durante toda su altura. Este aerogenerador es multi-megavatio y por tanto de grandes dimensiones, lo que exigiría el uso de grandes grúas para su montaje.
Para conseguir dicho montaje sin necesidad de grúas debe seguirse una serie de pasos y debe utilizarse una serie de dispositivos, el primer paso es preparar la cimentación (5) de la torre, mostrada en la figura 2. Dicha cimentación (5) se establece bajo el suelo (6) y se dimensiona en función a las cargas que debe soportar. El siguiente paso es la instalación del módulo básico (7) de la torre mostrado en la figura 3. Dicho elemento es un elemento auxiliar utilizado para dar un margen de altura y maniobrabilidad entre el suelo (6) y los elementos que se montarán posteriormente: la góndola (4) y los distintos tramos de la torre (3). El módulo básico (7) tiene un diseño igual que los módulos de la torre pero con menor altura. Una vez completado el proceso de ensamblaje puede quedar montado con el resto de módulos o puede quitarse y/o sustituirse con complementos como un sistema de anclaje para modelos offshore.
Tal y como se muestra en la figura 4 los sistemas de elevación (8) se disponen en forma triangular periféricamente a la cimentación (5) y tienen una estructura de unión (9) que se extiende entre los tres sistemas de elevación (8).
Cada uno de los sistemas se apoya sobre su respectiva base (10) y tiene una plataforma de elevación (11) capaz de desplazarse entre el punto inferior y el punto superior del citado sistema de elevación (8).
Dicho sistema de elevación (8) tiene un mecanismo de elevación en su interior que puede estar formado por motores eléctricos, cilindros hidráulicos, conjuntos de piñon-cremallera, cadena, etc. Estos elementos elevan y descienden la plataforma de elevación (11) y las cargas son absorbidas por dichas plataformas y transferidas al sistema de elevación (8) y a sus correspondientes bases (10), ya que estas bases tienen suficiente diámetro para soportar los momentos derivados de las cargas excéntricas que se producen entre el aerogenerador y el sistema de elevación (8). Debe tenerse en cuenta que la distancia entre el eje de la torre y cada eje del sistema de elevación introduce un momento secundario en la estructura que hay que considerar.
El comienzo del montaje empieza en la figura 5 con la constitución de la góndola (4) y los elementos que la componen. Primero se ensamblará el anillo de unión (12) entre la torre y el tren de potencia, una pieza anular que porta el sistema de giro en su parte superior y con capacidad para soportar el tren de potencia y para albergar parte del generador (13) en su interior. El tren de potencia, bancada, pieza de unión y sistemas eléctricos componen lo que se define como góndola (4) y se monta sobre el módulo inferior (7) y apoyado en las correspondientes plataformas de elevación (11).
La elevación de la góndola se muestra en la figura 6 y se produce cuando cada una de las plataformas de elevación (11) pasan del punto inferior al punto superior del correspondiente sistema de elevación (8). En las figuras 7 y 8 se muestra como el módulo superior de la torre (14), se coloca bajo la góndola (4) y sobre el módulo inferior (7), se procede al anclaje del citado módulo atornillando las patas del módulo (14) con las pletinas (no mostradas en la figura) que dispone el anillo de unión (12) y con el módulo inferior (7). Cuando todo está fijado con su correspondiente tornillería, se procede al descenso de las plataformas de elevación (11). Tal y como se muestra en la figura 9 un nuevo elemento auxiliar entra a formar parte del montaje, una columna auxiliar (15) se ancla entre las plataformas de elevación (1 1) y unas bridas de conexión (16) que se unen al anillo de unión (12).
En las figuras 10, 11 , 12 y 13 se continúa con el proceso de montaje primero elevando el conjunto, segundo introduciendo un nuevo módulo de torre (17) y anclando los módulos en contacto (14, 17 y 7), tercero soltando las bridas de conexión (16) y cuarto descendiendo las plataformas de elevación (11) y las columnas auxiliares (15) asociadas.
Tal y como se muestra en la figura 14 se utiliza una nueva pieza de conexión (18) como elemento auxiliar para continuar con el montaje. Esta pieza de conexión (18) se ancla en la parte superior de la columna auxiliar (15) y se ancla, no al anillo de unión (12) como en el paso anterior, si no a la unión entre módulos (14 y 17).
En la figura 15 se muestra cómo continúa el proceso elevando la góndola (4) y los dos módulos de torre ensamblados (14 y 17) y procediendo a colocar un nuevo módulo (no mostrado en la figura) en la parte inferior. Nuevamente se procede al anclaje del nuevo módulo con el módulo anterior y el módulo inferior, a soltar las piezas de conexión y a descender las plataformas de elevación. Este paso se repetirá hasta completar todos los módulos de la torre tal y como se muestra en la figura 16.
La tornillería mostrada en la figura 17 representa la unión entre módulos, por ejemplo la unión entre módulo superior de la torre (14) y módulo inferior (7) mostrada en las figuras 8 y 9 o la unión entre módulos (14 y 17) de la figura 14.
En la figura 18 se muestra una realización práctica de la pieza de conexión (18) entre la columna auxiliar 15 y las columnas de torre de los módulos a elevar (14 y 17). La vista en alzado muestra que la columna auxiliar (15) termina en una brida circular (19) que queda en medio de las dos piezas que componen la pieza de conexión (18): la parte superior (18') y la parte inferior (18"). Los extremos de la pieza de conexión (18) son circulares y disponen de agujeros pasantes para la introducción de los correspondiente tornillos (20). La misma vista en alzado muestra en línea discontinua los tornillos (20) que unen dos módulos de torre (por ejemplo el 14 y el 17). Nuevamente la parte superior (18') y la parte inferior (18") de la pieza de conexión (18) se disponen en forma de sándwich sobre la unión de los módulos de torre. Si bien el extremo circular de la pieza de conexión (18) correspondiente a la unión entre módulos tiene un alivio en forma de cruz (21) para dejar libres los tornillos (20) de dicha unión. Este extremo también dispone de agujeros pasantes bordeando el alivio (21) para la inclusión de la correspondiente tornillería.
Cada pieza de conexión (18' y 18") está subdividida en dos partes para proceder a la colocación de las mismas desde los laterales rodeando las columnas de los módulos. Dicha subdivisión genera dos piezas simétricas una para el lado izquierdo y otra para el derecho. La brida de conexión (16) tiene una configuración igual que la pieza de conexión (18) variando la orientación del alivio (21) y la forma de anclarse al anillo de unión (12).
La figura 19 muestra una segunda realización práctica donde la torre está constituida por anillos troncocónicos macizos bien pueden ser de metal, hormigón o cualquier otro material. La solución para poder actuar sobre los módulos troncocónicos es disponer de piezas de conexión (18a) de diferentes longitudes o que la plataforma (11) sea extensible. En la figura 20 se muestra una unión entre módulos troncocónicos (22). Y en la figura 21 , una solución con la nueva pieza de conexión (18a) también formada por una parte superior (18a') y una inferior (18a"), que se ensamblará directamente a la unión de los módulos troncocónicos (22). En este caso la pieza de conexión será igual por el extremo circular que se fija a la columna auxiliar (15), mientras que por el extremo contrario finaliza en forma curva (23) para poder adaptarse a la unión entre módulos troncocónicos (22).
En la figura 22 se muestra otra realización práctica para una plataforma flotante (24) que se prepara para montar un aerogenerador offshore utilizando el mismo utillaje y procediendo al montaje del tramo subacuático antes del montaje del resto del aerogenerador. La plataforma flotante (24) reposa sobre el nivel del mar (25) y soporta los correspondientes sistemas de elevación (8). Entre dichas plataformas (24) se establece una plataforma escamoteable (26) sobre la que se procede con la instalación del módulo básico (7). En este caso, el primer paso no es la colocación de la góndola sino la colocación del módulo subacuático que se sumerjerá por debajo del nivel del mar. Por tanto, a la colocación del módulo básico (7) le sigue la colocación del módulo superior subacuático (14) de la torre, el descenso de las plataformas de elevación (11 ), la instalación de la columna auxiliar (15) y de la pieza de conexión (18), la elevación del módulo superior subacuático de la torre (14), la colocación del módulo (17) y sucesivos módulos hasta completar la distancia entre la plataforma flotante (24) y el nivel del fondo (27). Una vez completa esta fase se procede con la desconexión del módulo básico (7), apertura de la plataforma escamoteable (26) y colocación del sistema de anclaje al fondo (28), tal y como se muestra en la figura 23.
En este momento se utiliza una nueva herramienta, la pieza de soporte adicional (29) que permite anclar todo el tramo subacuático y con la ayuda del mismo sistema de elevación (8) sumergir dicho tramo subacuático hasta llegar al fondo (27).
Las figuras 24 y 25 muestran cómo con la ayuda de la pieza de soporte adicional (29) las plataformas de elevación (11) van descendiendo los módulos. En el último paso, cuando la parte que todavía está fuera del agua queda al nivel del sistema de elevación (8), en lugar de utilizar la columna auxiliar (15) y el elemento de conexión (18), se utiliza una nueva pieza de conexión directa (30) tal y como se muestra en las figuras 26, 27 y 28.
En la figura 29 la pieza de soporte adicional (29) se dispondrá en forma escalonada u oblicua de forma que no interfiera con la plataforma de elevación (11), desde la base (10) del sistema de elevación (8) hasta la unión entre módulos. Esta pieza de soporte adicional (29) también está formada por dos piezas (29' y 29") está subdividida en dos partes para proceder a la colocación de las mismas desde los laterales rodeando las columnas de los módulos. El extremo circular de la pieza de soporte adicional (29) tiene un alivio en forma de cruz (21) para dejar libres los tornillos (20) de la unión.
En la figura 30 la pieza de conexión directa (30) está formada por dos piezas iguales que se disponen tipo sándwich sobre la plataforma de elevación (11) y sobre las uniones entre módulos de la torre (3). Esta pieza también está formada por dos piezas (30' y 30"). En este caso, también el extremo circular de la pieza de conexión directa (30) tiene un alivio en forma de cruz (21) para dejar libres los tornillos (20) de la unión.
Una vez fijado el tramo subacuático de la torre, se aplicaría el proceso original para ensamblar todo el aerogenerador sobre dicho tramo subacuático como si de una cimentación terrestre se tratara.
El método para la elevación de la góndola (4) y la torre (3) de un aerogenerador de tierra o de uno offshore con el tramo subacuático previamente colocado se detalla a continuación: Preparar la cimentación (5) o la plataforma escamoteable (26)
Instalar el módulo básico (7) de la torre
Colocación de los sistemas de elevación (8)
Fijación de la góndola (4) (tren de potencia, generador (13), bancada y anillo de unión (12))
Elevación de la góndola (4)
Colocación del módulo superior (14) de la torre
Descenso las plataformas de elevación (11)
Instalación de la columna auxiliar (15) y de la brida de conexión (16)
Elevación de la góndola (4) con el módulo superior de la torre (14)
Colocación del módulo (17)
Desconexión de la columna auxiliar (15) Descenso las plataformas de elevación (11 )
Instalación de la columna auxiliar (15) y de la pieza de conexión (18) Elevación de la góndola (4) con el módulo (14) y el módulo (17) Repetición con el resto de módulos hasta el fin del ensamblaje.

Claims

REIVINDICACIONES
1- Sistema para ensamblar un aerogenerador que comprende una góndola (4), un rotor (2) con sus correspondientes palas (1) y una torre (3) que sustenta todo lo anterior, caracterizado por que dispone de al menos tres sistemas de elevación (8) dispuestos periféricamente a la cimentación de la torre (3) o en una plataforma offshore escamoteable (26), cada sistema de elevación (8) contiene externamente una plataforma de elevación (11) que sube y baja desde un punto inferior a uno superior, una base (10) conectada mediante una estructura de unión (9) con el resto de las bases y porque la citada plataforma de elevación (11) trabaja anclándose directamente a la góndola (4) o trabaja anclándose a través de una columna auxiliar (15) que coopera con distintas piezas de conexión: brida de conexión (16), pieza de conexión
(18) , pieza de conexión troncocónica (18a) y pieza de conexión offshore directa (30), elevando o descendiendo los sucesivos módulos de la torre (3) soportándolos desde su unión.
2- Sistema para ensamblar un aerogenerador según la reivindicación primera, caracterizado por que antes de colocar el primer tramo de la torre se dispone el módulo básico (7) que es de igual diseño que los módulos de la torre y se sitúa sobre la cimentación (5) o sobre la plataforma escamoteable (26) proporcionando una altura para la manipulación de las fijaciones o colocación del sistema de anclaje (28).
3- Sistema para ensamblar un aerogenerador según las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que las piezas de conexión (16, 18, 18a y 30) están formados por dos piezas iguales, partidas simétricamente por su mitad, que se fijan tipo sándwich sobre la columna auxiliar (15), alrededor de las uniones entre módulos de la torre (3), bajo el anillo de unión (12) y sobre la plataforma de elevación (11), fijándose todas estas piezas con tornillería.
4- Sistema para ensamblar un aerogenerador según las reivindicación 3a, caracterizado por que los extremos de la pieza de conexión (18) son circulares y disponen de agujeros pasantes para la introducción de los correspondiente tornillos (20) en la parte correspondiente a la columna auxiliar (15) debajo de una brida circular
(19) y en la parte contraria cooperan con un alivio en forma de cruz (21) que soluciona el acceso a los tornillos de unión entre módulos.
5- Sistema para ensamblar un aerogenerador según las reivindicación 3a, caracterizado por que la pieza de conexión (18a) es circular por el extremo que se fija a la columna auxiliar (15), mientras que por el extremo contrario finaliza en forma
-10-
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) curva (23) para poder adaptarse a la unión entre módulos troncocónicos (22) y bien puede ser extensible o la misma pieza con diferentes longitudes.
6- Sistema para ensamblar un aerogenerador según las reivindicación 3a, caracterizado por que la pieza de conexión directa (30) es circular con agujeros pasantes para la introducción de los correspondiente tornillos (20) en la parte correspondiente a la columna auxiliar (15) o a la plataforma de elevación (11) y tiene un alivio en forma de cruz (21) en la parte contraria.
7- Sistema para ensamblar un aerogenerador según la reivindicación primera, caracterizado por que para el premontaje del tramo subacuático de un aerogenerador offshore se utiliza una pieza de soporte adicional (29) que se ensambla entre la plataforma flotante (24) y los tramos de la torre (3) junto al hueco dejado por la plataforma escamoteable (26) y dispuesto en forma oblicua o escalonada evitando el contacto con las plataformas de elevación (11).
8- Sistema para ensamblar un aerogenerador según la reivindicación primera, caracterizado por que los sistemas de elevación (8) forman un triángulo para una torre
(3) de tres patas, un cuadrado para una torre (3) de cuatro patas y así sucesivamente y disponen de una estructura de unión (9) entre las bases (10) de los sistemas de elevación (8). 9.- Método para ensamblar el anclaje subacuático de un aerogenerador offshore, caracterizado por que, previamente al montaje de la torre y su correspondiente góndola:
- se procede con la disposición de los sistemas de elevación (8) sobre una plataforma flotante (24), con la instalación del módulo básico (7) sobre la plataforma escamoteable (26) dispuesta entre las plataformas flotantes (24), la colocación del módulo superior (14) de la torre, el descenso las plataformas de elevación (11), la instalación de la columna auxiliar (15) y de la brida de conexión (16), la elevación del módulo superior de la torre (14), la colocación del módulo (17) y sucesivos módulos hasta completar la distancia entre la plataforma flotante y el nivel del fondo (27), - posteriormente se procede con la desconexión del módulo básico (7), apertura de la plataforma escamoteable (26) y colocación del sistema de anclaje al fondo (28),
- para descender el tramo de torre subacuático se ancla el conjunto previamente ensamblado con la pieza de soporte adicional (29), se procede a soltar la plataforma de elevación (11) subirla y anclarla en el tramo de torre superior, podrá entonces soltarse la pieza de soporte adicional (29) y descenderse el conjunto,
-11-
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) - esta última operación se repetirá hasta que el anclaje de fondo (28) llegue al fondo marino (27).
10. - Método para ensamblar un aerogenerador que comprende una góndola (4), un rotor (2) con sus correspondientes palas (1) y una torre (3) que sustenta todo lo anterior, caracterizado por que consta de los pasos de:
- preparación de la cimentación (5) o de la plataforma offshore (24),
- instalación del módulo básico (7) sobre la cimentación (5) o sobre la plataforma escamoteable (26),
- colocación periférica de los sistemas de elevación (8),
- fijación y elevación de la góndola (4),
- colocación del módulo superior (14) de la torre en el hueco bajo la góndola (4),
- descenso de las plataformas de elevación (11),
- instalación de la columna auxiliar (15) y de la brida de conexión (16),
- elevación de la góndola (4) con el módulo superior de la torre (14),
- colocación del módulo (17) en el hueco bajo la góndola (4) y módulo superior (14),
- desconexión de la columna auxiliar (15) y descenso las plataformas de elevación
(11) ,
- instalación de la columna auxiliar (15) y de la pieza de conexión (18),
- elevación de la góndola (4) con el módulo (14) y el módulo (17) y
- repetición con el resto de módulos hasta el fin del ensamblaje.
11. - Método para ensamblar un aerogenerador según la reivindicación 10, caracterizado por que las distintas partes que componen la góndola (4): anillo de unión
(12) , generador (13), tren de potencia, bancada y sistemas eléctricos, se ensamblan sobre el módulo básico (7) con posterioridad o anterioridad a la colocación de los sistemas de elevación.
12. - Método para ensamblar un aerogenerador según las reivindicaciones 10 y
11 , caracterizado por que el sistema de elevación (8) se ancla al suelo (6) y al tramo inferior de la torre (3) o al módulo básico (7).
13.- Método para ensamblar un aerogenerador según las reivindicaciones 10 a
12, caracterizado por que el módulo básico (7) puede dejarse como parte de la torre o quitarse una vez finalizado el ensamblaje.
-12-
HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26)
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