ES2343055B1 - Procedimiento de reparacion de cimentaciones de aerogeneradores. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento de reparación de cimentaciones de
aerogeneradores.
Constituido por una primera etapa en la que se
efectúa un análisis de desperfectos. Una segunda etapa donde se
realizan perforaciones hasta alcanzar la brida de acero inferior del
fuste y que interesan las fisuras radiales de la cimentación. Una
tercera etapa en la que se colocan unos obturadores en la boca de
las perforaciones y se procede a la inyección de resina de alta o
media viscosidad y una cuarta etapa en la que se coloca una faja de
acero tensada por un gato y fijada mediante barras roscadas de alta
resistencia.
Description
Procedimiento de reparación de cimentaciones de
aerogeneradores.
La presente invención se refiere a un sistema de
análisis de patologías y reparación de cimentaciones de
aerogeneradores, con la que se consigue un resultado más efectivo y
duradero de lo que actualmente se conoce, prolongado la vida útil
del aerogenerador.
El crecimiento mundial del número y tamaño de
los aerogeneradores ha originado que se construyan e instalen
turbinas cada vez más altas y pesadas que requieren importantes
bases de cimentación de hormigón armado. El crecimiento está siendo
tan rápido que no se ha podido ratificar con experimentos reales la
validez de las hipótesis de diseño de estas cimentaciones, antes de
seguir construyendo más. La consecuencia es que en estos momentos se
empieza a comprobar que los movimientos de los fustes de las
turbinas, como consecuencia de la presión del viento, son en muchos
casos, muy superiores a los admisibles, provocando desperfectos en
el hormigón de las cimentaciones.
La presente invención propone un procedimiento
efectivo y específicamente dedicado a la función en cuestión, que de
lugar a un sistema de reparación de la cimentación de
aerogeneradores de sencilla ejecución, con bajo coste y resultados
técnicamente apreciables. Las características de este sistema
ofrecen al estado de la técnica una realización novedosa, simple,
sencilla y de ejecución altamente económica frente a otras
alternativas tradicionales como puede ser la reposición de las
cimentaciones afectadas o el zunchado con vigas perimetrales de
hormigón armado.
Tiene su campo de aplicación dentro de la
industria de la construcción y singularmente en el marco de la
industria auxiliar de mantenimiento de grandes estructuras, más
concretamente en la reparación y rehabilitación de estructuras de
hormigón en masa o armado.
No se conoce en este sector de la industria
ningún procedimiento ni dispositivo con aplicación directa para
resolver de una forma específica la problemática que soluciona la
presente invención. Así la carencia de un sistema que aporte al
estado de la técnica las novedosas soluciones propuestas, presenta
ante esta invención los siguientes inconvenientes:
Los modelos conocidos están basados en la
ejecución de unas vigas circulares fuertemente armadas que actúan de
zunchos de las cimentaciones, también circulares y de hormigón
armado afectadas, propensas al deterioro por la vibración y
oscilación del fuste, la fisuración del hormigón armado se viene
tratando por vertido o inyección de resinas muy fluidas a baja
presión, que consiguen, en el mejor de los casos, un mero sellado
superficial. Este procedimiento no consigue solucionar el problema,
ya que es poco duradero y no monolitiza el interior de la base del
aerogenerador. El coste de este procedimiento habitual es muy
elevado. El empleo del hormigón en la reparación de la viga de
zunchado obliga a mantener el aerogenerador parado durante muchos
días, lo que representa un lucro cesante en la explotación,
inasumible por la empresa explotadora de las turbinas.
Frente a los inconvenientes descritos, la
presente invención aporta al estado de la técnica unas soluciones
novedosas, sencillas, rápidas y de fácil ejecución, que dan como
resultado las siguientes ventajas:
La fisuración del hormigón armado se trata
mediante medios que inyectan en todas las fisuras, interiores y
exteriores, materiales sintéticos, inertes y elásticos, que no
tienen envejecimiento por lo que la longevidad de la base se
prolonga significativamente más que con los procedimientos
habituales. Este procedimiento consigue solucionar el problema, ya
que es muy duradero y monolitiza el interior de la base del
aerogenerador. El coste de este procedimiento es menor que los
procedimientos habituales dada su sencillez, rapidez y durabilidad.
Su ejecución es muy rápida, por lo que el tiempo de parada de la
explotación es mínimo, haciendo así más rentable la explotación. Las
cimentaciones reparadas por el procedimiento propuesto reduce hasta
un 98% el movimiento de los fustes de sus emplazamientos
originales.
Todos estos elementos conjugados dan lugar a un
resultado final en el que se aportan características diferenciadoras
significativas frente al estado de la técnica actual.
Así, el procedimiento propuesto por la presente
invención se constituye a partir de las cuatro etapas
siguientes:
Primera etapa: Análisis matemático de calculo
basado en los principios de la elasticidad plana, que representa el
comportamiento tensional de la cimentación cuando se le somete a las
cargas y acciones de proyecto en función de los movimientos sufridos
en la base del aerogenerador provocados por las tensiones soportadas
por el fuste, así mismo se analiza el estado del hormigón, las
fisuras producidas y la ubicación de éstas, lo que lleva a una
valoración de los desperfectos.
Segunda etapa: Se realizan perforaciones en el
hormigón hasta alcanzar la brida de acero inferior del fuste
embebido en el hormigón. También se realizan otras perforaciones que
interesan las fisuras radiales de la cimentación.
Tercera etapa: En el exterior de las
perforaciones se colocan unos obturadores constituidos por tubos de
acero que entran a presión en la perforación, en cuyo interior están
acoplados unos manguitos de caucho, que mediante un juego de tuercas
y arandelas originan, al apretar las tuercas, una expansión radial
que cierran los taladros de forma hermética, finalizando su
colocación mediante una llave de bola, por donde se procede a
inyectar resinas de alta o media viscosidad a presiones de hasta 600
K/cm^{2}, Esta inyección tiene por objeto rellenar todos los
huecos, grietas y fisuras que se hayan producido, así como regenerar
el hormigón fracturado. Durante este proceso de inyección se
controlan los posibles movimientos del fuste y de la virola del
aerogenerador.
Cuarta etapa: Una vez consolidado el hormigón se
realizan unos cálculos estructurales para determinar el valor de la
fuerza de tesado necesaria en función de los movimientos detectados
en el aerogenerador, geometría de la cimentación en el pedestal,
virola y zapata y las cargas transmitidas por el aerogenerador a su
cimiento. Conocido el valor de las presiones necesarias a transmitir
entre el zuncho activo y el pedestal se dimensiona una faja que
rodea toda la base con el objeto de constreñir al macizo de hormigón
para evitar que se abra, como consecuencia de las tracciones que
produce el movimiento del fuste del aerogenerador, de medidas
adecuadas, fabricado con pletina de acero o laminado de fibra de
carbono, que tiene acoplada en un extremo, una primera placa que se
fija al hormigón, mediante adhesivo epoxi y anclaje mecánico y el
otro extremo de la faja acopla también una segunda placa, sin fijar
al hormigón, que permite el desplazamiento y tesado del material.
Ambas placas están fabricadas en acero y cuentan con enganche para
un gato hidráulico, el cual tira del extremo libre de la faja hasta
darle la tensión que recomiendan los cálculos. El gato tira de la
segunda placa con la fuerza obtenida de los cálculos, hasta llevarla
a su sitio correcto. En ese momento, entre ambas placas se colocan
unas barras roscadas de alta resistencia, pudiendo procederse a
retirar el gato. Finalmente se procede al anclado mecánico de este
extremo al hormigón, mediante tacos y tornillos. De esta forma se
logra un tesado sobre la cimentación que compensa las tracciones que
dan lugar a los fallos y desperfectos.
El producto conseguido por el procedimiento
propuesto está constituido por una base que sostiene el fuste de un
aerogenerador que después de sufrir un deterioro debido a las
oscilaciones del fuste del aerogenerador queda reparada y reforzada
mediante perforaciones en el hormigón hasta alcanzar la brida de
acero inferior del fuste embebido en el hormigón y que también
interesan las fisuras radiales de la cimentación. Inyectando resina
de alta o media viscosidad con presiones de hasta 600 Kg/cm^{2},
tapando las bocas de las perforaciones con obturadores provistos de
llaves de bolas. Una vez consolidado el hormigón y después de
realizar unos cálculos estructurales para determinar el valor de la
fuerza de tesado necesaria en función de los movimientos detectados
en el aerogenerador, geometría de la cimentación en el pedestal,
virola y zapata y las cargas transmitidas por el aerogenerador a su
cimiento se dimensiona una faja que rodea toda la base con el objeto
de constreñir al macizo de hormigón para evitar que se abra, de
medidas adecuadas, fabricado con pletina de acero o laminado de
fibra de carbono, consiguiendo así un tesado sobre la cimentación
que compensa las tracciones que dan lugar a los fallos y
desperfectos.
Para una mejor comprensión de esta memoria
descriptiva se acompañan unos dibujos que a modo de ejemplo no
limitativo, describen una realización preferida de la invención:
Figura 1.- Base de hormigón y fuste
Figura 2.-Detalle de perforaciones y fisuras
Figura 3.- Faja exterior
Figura 4.- Placas tensoras
En dichas figuras se destacan los siguientes
elementos numerados;
- 1.-
- Base del aerogenerador
- 2.-
- Fuste
- 3.-
- Perforaciones hasta la brida de acero
- 4.-
- Brida de acero interior del fuste
- 5.-
- Perforaciones hasta las fisuras
- 6.-
- Fisuras
- 7.-
- Obturadores
- 8.-
- Faja
- 9.-
- Primera placa de la faja
- 10.-
- Segunda placa de la faja
- 11.-
- Enganche para gato hidráulico
- 12.-
- Barras roscadas
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Una realización preferida de la invención
propuesta, se constituye a partir de las siguientes etapas: En una
primera etapa se efectúa un análisis matemático de calculo basado en
los principios de la elasticidad plana, que representa el
comportamiento tensional de la cimentación cuando se le somete a las
cargas y acciones de proyecto en función de los movimientos sufridos
en la base (1) del aerogenerador provocados por las tensiones
soportadas por el fuste (2), así mismo se analiza el estado del
hormigón, las fisuras producidas (6) y la ubicación de éstas, lo que
lleva a una valoración de los desperfectos. En una segunda etapa,
una vez comprobado los desperfectos se realizan perforaciones (3) en
el hormigón hasta alcanzar la brida de acero inferior (4) del fuste
(2) embebido en el hormigón. También se realizan otras perforaciones
(5) que interesan las fisuras radiales (6) de la cimentación. En una
tercera etapa se colocan en el exterior de las perforaciones (3 y 5)
se colocan unos obturadores (7) constituidos por tubos de acero que
entran a presión en la perforación, en cuyo interior están acoplados
unos manguitos de caucho, que mediante un juego de tuercas y
arandelas originan, al apretar las tuercas, una expansión radial que
cierran los taladros de forma hermética, finalizando su colocación
mediante una llave de bola, por donde se procede a inyectar resinas
de alta o media viscosidad a presiones de hasta 600 K/cm^{2}, Esta
inyección tiene por objeto rellenar todos los huecos, grietas y
fisuras que se hayan producido, así como regenerar el hormigón
fracturado. Durante este proceso de inyección se controlan los
posibles movimientos del fuste (2) y de la virola del aerogenerador.
Una vez consolidado el hormigón, en una cuarta etapa, se realizan
unos cálculos estructurales para determinar el valor de la fuerza de
tesado necesaria en función de los movimientos detectados en el
aerogenerador, geometría de la cimentación en el pedestal, virola y
zapata y las cargas transmitidas por el aerogenerador a su cimiento.
Conocido el valor de las presiones necesarias a transmitir entre el
zuncho activo (4) y el pedestal se dimensiona una faja (8) que rodea
toda la base (1) con el objeto de constreñir al macizo de hormigón
para evitar que se abra, como consecuencia de las tracciones que
produce el movimiento del fuste (2) del aerogenerador, de medidas
adecuadas, fabricado con pletina de acero, que tiene acoplada en un
extremo, una primera placa (9) que se fija al hormigón, mediante
adhesivo epoxi y anclaje mecánico y el otro extremo de la faja (8)
acopla también una segunda placa (10), sin fijar al hormigón, que
permite el desplazamiento y tesado del material. Ambas placas (9 y
10) están fabricadas en acero y cuentan con enganche para un gato
hidráulico (11), el cual tira del extremo libre de la faja (8) hasta
darle la tensión que recomiendan los cálculos. El gato tira de la
segunda placa (10) con la fuerza obtenida de los cálculos, hasta
llevarla a su sitio correcto. En ese momento, entre ambas placas se
colocan unas barras roscadas de alta resistencia (12), pudiendo
procederse a retirar el gato. Finalmente se procede al anclado
mecánico de este extremo al hormigón, mediante tacos y tornillos. De
esta forma se logra un tesado sobre la cimentación que compensa las
tracciones que dan lugar a los fallos y desperfectos.
Claims (5)
1. Procedimiento de reparación de cimentaciones
de aerogeneradores constituido a partir de que en una primera etapa
se realiza un análisis matemático de calculo basado en los
principios de la elasticidad plana, que representa el comportamiento
tensional de la cimentación cuando se le somete a las cargas y
acciones de proyecto en función de los movimientos sufridos en la
base del aerogenerador provocados por las tensiones soportadas por
el fuste, así mismo se analiza el estado del hormigón, las fisuras
producidas y la ubicación de éstas, lo que lleva a una valoración de
los desperfectos que va a determinar la cantidad, dirección y
longitud de las perforaciones efectuadas en una segunda etapa,
caracterizado porque en la segunda etapa se realizan
perforaciones en el hormigón hasta alcanzar la brida de acero
inferior del fuste embebido en el hormigón. También se realizan
otras perforaciones que interesan las fisuras radiales de la
cimentación.
2. Procedimiento de reparación de cimentaciones
de aerogeneradores según reivindicación 1, caracterizado
porque en una tercera etapa en el exterior de las perforaciones se
colocan unos obturadores constituidos por tubos de acero que entran
a presión en la perforación, en cuyo interior están acoplados unos
manguitos de caucho, que mediante un juego de tuercas y arandelas
originan, al apretar las tuercas, una expansión radial que cierran
los taladros de forma hermética, finalizando su colocación mediante
una llave de bola, por donde se procede a inyectar resinas de alta o
media viscosidad a presiones de hasta 600 K/cm^{2}, rellenando los
huecos, grietas y fisuras que se hayan producido, así como regenerar
el hormigón fracturado.
3. Procedimiento de reparación de cimentaciones
de aerogeneradores según reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque durante el proceso de inyección se
controlan los posibles movimientos del fuste y de la virola del
aerogenerador.
4. Procedimiento de reparación de cimentaciones
de aerogeneradores según reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado porque una vez conocido el valor de las
presiones necesarias a transmitir entre el zuncho activo y el
pedestal se dimensiona una faja que rodea toda la base con el objeto
de constreñir el macizo de hormigón para evitar que se abra, como
consecuencia de las tracciones que produce el movimiento del fuste
del aerogenerador, de medidas adecuadas, fabricado con pletina de
acero o laminado de fibra de carbono, que tiene acoplada en un
extremo, una primera placa que se fija al hormigón, mediante
adhesivo epoxi y anclaje mecánico y el otro extremo de la faja
acopla también una segunda placa, sin fijar al hormigón, que permite
el desplazamiento y tesado del material, ambas placas están
fabricadas en acero y cuentan con enganche para un gato hidráulico,
el cual tira del extremo libre de la faja hasta darle la tensión que
recomiendan los cálculos, el gato tira de la segunda placa con la
fuerza obtenida de los cálculos, hasta llevarla a su sitio correcto,
en ese momento, entre ambas placas se colocan unas barras roscadas
de alta resistencia, pudiendo procederse a retirar el gato,
finalmente se procede al anclado mecánico de este extremo al
hormigón, mediante tacos y tornillos. De esta forma se logra un
tesado sobre la cimentación que compensa las tracciones que dan
lugar a los fallos y desperfectos.
5. Rehabilitación de cimentación de
aerogeneradores caracterizado porque está constituido por el
producto obtenido a partir de las etapas anteriormente
descritas.
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