ES2438626A1 - Estructura de soporte para aerogeneradores y molde para obtener tales estructuras - Google Patents

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Abstract

Estructura de soporte para aerogeneradores y molde para obtener tales estructuras. Estructura de soporte para aerogeneradores de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de iguales dimensiones de hormigón prefabricado, sin juntas horizontales entre paneles, permitiendo obtener distintos anchos de sección mediante una plataforma-guía ajustable a uno de dichos paneles.

Description

Estructura de soporte para aerogeneradores y molde para obtener tales estructuras.
OBJETO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere a una estructura de soporte para aerogeneradores de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de idénticas dimensiones de hormigón prefabricado que no presenta juntas horizontales entre paneles, ya que estos tienen la atura total de dicha estructura soporte. Los paneles se diseñan de tal forma que las juntas verticales presentan una mayor abertura en la parte superior que en la inferior con el fin de poder obtener distintos anchos de sección en la parte superior de esta estructura. Para conseguir este objetivo se incorpora una plataforma ajustable en altura a uno de los paneles que forman parte de la estructura objeto de esta patente, que a su vez sirve de guía para el correcto y fácil posicionamiento del resto de paneles.
Es también objeto de la invención el molde con el que se obtienen dichas estructuras de soporte.
Una vez ejecutada la estructura soporte de la presente invención se incorpora directamente la turbina eólica o se puede incorporar una torre metálica adicional para conseguir mayores alturas.
Esta nueva invención pretende reducir considerablemente los costes de ejecución de este tipo de estructuras, mejorando considerablemente los plazos de terminación y permitiendo obtener de forma sencilla y económica distintos anchos de sección necesarios para alojar las turbinas eólicas de diferentes fabricantes.
Asimismo, se soluciona el inconveniente de lo costosa y compleja que resulta la ejecución de las uniones horizontales de paneles prefabricados de otros sistemas que actualmente existen en el mercado, permitiendo además dotar a la estructura de una gran rigidez estructural.
También destacar que basta un único molde para fabricar cualquier altura de estructura soporte según la presente invención.
La presente invención se engloba dentro del sector de la construcción y más concretamente en la ejecución de estructuras para soporte de aerogeneradores.
ANTECEDENTES.
Actualmente existen distintos sistemas de estructuras de soporte para aerogeneradores en función del tipo de material utilizado para su fabricación como puede ser la madera, el acero o el hormigón.
Las estructuras de soporte de madera tienen una limitación de altura entorno a los 20 m.
La mayoría de las torres de soporte de generadores usualmente utilizadas son metálicas, bien con estructura de celosía o con forma cilíndrica o tronco cónica hueca. Este tipo de torres presenta una serie de problemas, como son la necesidad de un mantenimiento constante con tratamientos que las protejan del oxido y su corta duración operativa, debido al agotamiento por fatiga del material (a causa de los constantes ciclos de tracción y compresión originados por la fuerza del viento que deben soportar).
Además presentan el problema añadido de que únicamente son utilizables tanto técnica como económicamente para alturas menores de 100 m. debido al alto coste que presenta el configurar secciones mayores de 4,5 metros de diámetro en la base, ya que no se podrían transportar por carretera porque no pasarían por debajo de los numerosos puentes desde la fábrica hasta el parque eólico.
Por lo tanto el rango de utilización de este tipo de estructuras metálicas va desde los 20 m. a los 100 m.
Actualmente existen distintos diseños de estructuras de soporte para aerogeneradores de hormigón armado, pero ninguno puede competir en precio y facilidad de montaje con las estructuras metálicas anteriormente mencionadas. Este tipo de estructuras presentan el inconveniente de incorporar multitud de juntas horizontales entre los paneles que la forman, necesitando de costosísimos moldes para su fabricación y complejas uniones a base de cables tensados en obra de todos los paneles entre sí.
Debido al alto coste de las estructuras de soporte de hormigón, éstas se utilizan para las alturas que no son capaces de alcanzar las metálicas a un coste razonable o competitivo, es decir, a partir de l00 m.
La estructura de soporte de hormigón para aerogeneradores objeto de esta invención presenta una serie de mejoras sobre las existentes que permiten competir y mejorar económicamente la solución de las estructuras metálicas en el rango de alturas de 20 a 100 m. Así mismo, mediante la incorporación de una sencilla pieza de transición permite alcanzar alturas mayores.
El solicitante conoce la existencia de otras estructuras de soporte como es el caso de la patente con número de publicación EP1474579 en la que se presenta una estructura con varios tramos en altura, debiendo solucionarse todas las juntas horizontales generadas, realizándose un postensado posterior en obra uniendo todos los paneles con cables en toda su altura y siempre por fuera de la sección de hormigón, siendo paneles de geometría distinta, con lo que es necesario fabricar varios moldes.
La patente número 2326010 presenta una estructura prácticamente idéntica a la anterior formada también por al menos dos tramos en altura con sección decreciente con lo que necesita más de un molde para prefabricar los paneles.
La patente número US2009307998 presenta una original solución de estructura de soporte formada por una cimentación anular asociada a dos tramos de hormigón. La característica peculiar de esta estructura es que tiene prácticamente el mismo ancho que la cimentación en donde se apoya, con lo que se incrementa considerablemente la cuantía de hormigón y acero de la estructura, con el consiguiente sobrecoste.
La compañía alemana ENERCON comercializa fabrica una estructura formada por numerosos anillos de hormigón que se postensan verticalmente en obra uniendo con cables varios tramos de anillos a la vez. Esta solución ralentiza mucho el montaje por la gran cantidad de uniones horizontales que hay que resolver.
La patente número EP2420639 presenta una solución en la que se postensa en obra, de una forma continua, todos los elementos de hormigón junto con la pieza de transición, anclando los cables a la cimentación. Los cables de postensado se disponen exteriormente a la sección de hormigón. Esta patente detalla la pieza de transición, pero no define cómo se configura el tramo de hormigón. El mismo autor presenta una variante en la patente numero EP2402529 presentando una sección ondulada de hormigón de muy difícil ejecución.
La presente invención presenta una estructura de soporte para aerogeneradores de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de idénticas dimensiones de hormigón prefabricado que no presenta juntas horizontales entre paneles, ya que estos tienen la atura total de dicha estructura soporte. Los paneles se diseñan de tal forma que las juntas verticales presentan una mayor abertura en la parte superior que en la inferior con el fin de poder obtener distintos anchos de sección en la parte superior de esta estructura.
Las mejoras de la presente invención sobre las estructuras de hormigón existentes son:
-
Ausencia de juntas horizontales con el consiguiente ahorro en tiempo en su montaje y coste.
-
Se pueden obtener diferentes anchos de sección en la parte superior para poder ajustarse a las diferentes medidas de las turbinas de los distintos fabricantes.
-
Todos los paneles son de iguales dimensiones con lo que se ahorra en inversión de moldes. Esta mejora junto a la anterior permite utilizar un único molde para todo tipo de alturas y anchos.
-
No es necesario postensar en obra en toda la altura para anclar a cimentación lo que disminuye plazos y costes de montaje.
-
No se disponen en ningún caso cables postensados exteriores a la sección de hormigón lo que reduce drásticamente las operaciones de mantenimiento con respecto a las soluciones que sí contemplan dichos cables exteriores.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.
La estructura de soporte para aerogeneradores objeto de esta invención está formada por varios paneles de hormigón prefabricado configurando una forma troncocónica o troncopiramidal.
Todos los paneles que la forman son de idénticas dimensiones, pudiendo alguno de ellos llevar incorporado algún hueco de puerta o ventana, y tienen la atura total de dicha estructura soporte por lo que no existen juntas horizontales entre paneles.
Los paneles se diseñan de tal forma que las juntas verticales que se forman al juntar dos paneles contiguos, presentan una mayor abertura en la parte superior que en la inferior con el fin de poder obtener distintos anchos de sección en la parte superior de esta estructura soporte, con lo que se adapta perfectamente a las distintas configuraciones de los fabricantes de turbinas eólicas.
Para controlar la abertura y obtener el ancho de sección deseado, se incorpora una plataforma ajustable en altura que va anclada al primer panel que forma parte de la estructura de soporte objeto de esta patente, que a su vez
sirve de guía para el correcto y fácil posicionamiento del resto de paneles, ya que presenta una geometría fija y concéntrica a la sección deseada. Esta plataforma se desmonta una vez que se han colocado todos los paneles que forman la estructura soporte.
Los paneles de hormigón se pueden prefabricar en una instalación fija o a pie de obra y se pretensan o postensan previamente a su colocación, no necesitando ningún cable de tesado adicional en obra. Preferiblemente se prefabricarán en obra cuando se trate de paneles de grandes alturas.
La prefabricación de los paneles se realiza en un único molde de geometría fija, pudiendo configurar estructuras de soporte con el mismo ángulo entre la vertical y la generatriz (en el caso de configuración troncocónica) o apotema (en el caso de configuración troncopiramidal) independientemente de la altura de la estructura a alcanzar, simplemente colocando sobre este molde unos separadores para limitar la altura total del panel.
La unión de la estructura de soporte objeto de esta invención a la cimentación se realiza localmente en la zona inferior de los paneles a través de una doble combinación de acero pasivo con acero activo, siendo el acero pasivo el que sale del propio panel prefabricado y se ancla en la cimentación, mientras que el acero activo se materializa mediante barras roscadas que emergen de la cimentación y se anclan en la parte inferior del elemento prefabricado. A tal efecto los paneles presentan un engrosamiento en la parte inferior con el fin de que las compresiones generadas por al acero activo estén centradas en la sección en contacto con la cimentación.
La estructura diseñada no necesita de ningún cable adicional en obra para unir los paneles a cimentación, no disponiéndose en ningún caso cables exteriores a la sección de hormigón lo que reduce drásticamente las operaciones de mantenimiento con respecto a las soluciones que contemplan cables exteriores
Sobre la estructura de soporte de esta patente se puede acoplar una torre de acero mediante una pieza de transición de composición mixta acero-hormigón, con el fin de obtener más altura.
Esta pieza de transición tiene forma de cilindro hueco, siendo su altura inferior a la mitad de su diámetro exterior y su espesor de pared es al menos el doble del mínimo espesor de los paneles prefabricados que conforman la estructura de soporte.
Es también objeto de la invención el molde con el que se consigue la prefabricación de los paneles, el cual se realiza en un único molde de geometría fija, pudiendo configurar estructuras de soporte con el mismo ángulo entre la vertical y la generatriz independientemente de la altura de la torre a alcanzar, simplemente colocando sobre este molde unos separadores para limitar la altura total del panel.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
Para completar la descripción que se está realizando, con el objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, un juego de figuras en las cuales, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La Figura 1 muestra una perspectiva de la estructura de soporte en su conjunto.
La Figura 2 muestra un detalle de la unión dual con cimentación
La Figura 3 muestra una perspectiva de la plataforma superior de montaje
La Figura 4 muestra una perspectiva del molde para prefabricar los paneles
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN.
La estructura de soporte para aerogeneradores objeto de esta invención está formada por varios paneles de hormigón prefabricado (1) configurando una forma troncocónica.
Todos los paneles (1) que la forman son de idénticas dimensiones, y tienen la atura total de dicha estructura soporte por lo que no existen juntas horizontales entre paneles.
Los paneles se diseñan de tal forma que las juntas verticales (2) que se forman al juntar dos paneles contiguos, presentan una mayor abertura en la parte superior que en la inferior con el fin de poder obtener distintos anchos de sección en la parte superior de esta estructura soporte, con lo que se adapta perfectamente a las distintas configuraciones de los fabricantes de turbinas eólicas.
Para controlar la abertura y obtener el ancho de sección deseado, se incorpora una plataforma (3) ajustable en altura que va anclada al primer panel que forma parte de la torre soporte objeto de esta patente, que a su vez sirve de guía para el correcto y fácil posicionamiento del resto de paneles (1), ya que presenta una geometría fija y concéntrica a la sección deseada.
Los paneles de hormigón se pueden prefabricar en una instalación fija o a pie de obra y se pretensan o postensan previamente a su colocación, no necesitando ningún cable de tesado adicional en obra.
La prefabricación de los paneles se realiza en un único molde (4) de geometría fija, pudiendo configurar estructuras de soporte con el mismo ángulo (5) entre la vertical y la generatriz independientemente de la altura de la torre a alcanzar, simplemente colocando sobre este molde unos separadores (6) para limitar la altura total del panel.
10 La unión de la estructura de soporte objeto de esta invención con la cimentación (9) se realiza en una zona inferior regruesada (10) de los paneles a través de una doble combinación de acero pasivo (7) con acero activo (8), siendo el acero pasivo (7) el que sale del propio panel prefabricado (1) y se ancla a la cimentación (9), mientras que el acero activo (8) se materializa mediante barras roscadas que emergen de la cimentación y se anclan en la parte inferior del elemento prefabricado. La estructura diseñada no necesita de ningún cable adicional en obra para unir
15 los paneles a cimentación.
Sobre la estructura de soporte de esta patente se puede acoplar una torre de acero mediante una pieza de transición de composición mixta acero-hormigón, con el fin de obtener más altura. A tal fin los paneles presentan un regruesamiento en la parte superior.
20 Esta pieza de transición tiene forma de cilindro hueco cuya altura es inferior a la mitad de su diámetro exterior y su espesor de pared es al menos el doble del mínimo espesor de los paneles prefabricados que conforman la estructura de soporte.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES?
    1.- Estructura de soporte de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de hormigón prefabricado caracterizada porque no tiene juntas horizontales entre paneles, ya que todos ellos tienen la altura total de dicha estructura, teniendo todos los paneles (1) las mismas dimensiones, situados al menos dos de estos paneles contiguos entre sí para formar una estructura soporte de sección cerrada y diseñados de tal forma que las juntas verticales (2) entre paneles contiguos presenten una mayor abertura en la parte superior que en la inferior, permitiendo obtener distintos anchos de sección en la parte superior de la mencionada estructura ajustando más o menos dicha abertura.
  2. 2.- Estructura de soporte de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de hormigón prefabricado según reivindicación anterior caracterizada porque el primer panel que se va a montar en obra lleva incorporada una plataforma (3) de dimensiones fijas y cuya forma es concéntrica a la sección final que se pretende obtener, estando anclada a cierta altura de la parte superior de este panel, sirviendo como guía y apoyo del resto de paneles y permitiendo ajustar el ancho de sección en la parte superior de la torre simplemente variando la altura de anclaje de dicha plataforma (3).
  3. 3.- Estructura de soporte de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de hormigón prefabricado según reivindicaciones anteriores caracterizada porque los paneles (1) presentan un engrosamiento (10) en la parte inferior de al menos el doble de espesor que el mínimo espesor del panel lo que permite que la unión de la estructura de soporte a cimentación se realice a través de una doble combinación de acero pasivo (7) con acero activo (8), el acero pasivo (7) sale del propio panel prefabricado y se ancla en la cimentación (9) y el acero activo (8) se materializa mediante barras roscadas que emergen de la cimentación y se anclan en la parte inferior del elemento prefabricado.
  4. 4.- Estructura de soporte de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de hormigón prefabricado según reivindicaciones anteriores caracterizada porque los paneles (1) se pretensan o postensan internamente, es decir, por dentro de la sección de hormigón, previamente a su colocación, no necesitando ningún cable de tesado adicional en obra.
  5. 5.- Estructura de soporte de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de hormigón prefabricado según todas las reivindicaciones anteriores caracterizada porque los paneles (1) presentan un engrosamiento en la parte superior de al menos el doble de espesor que el mínimo espesor del panel sobre el que se acopla una torre de acero mediante una pieza de transición de composición mixta acero-hormigón, con forma de cilindro hueco, en la cual su altura es inferior a la mitad de su diámetro exterior y su espesor de pared es al menos el doble del mínimo espesor de los paneles prefabricados que conforman la estructura de soporte.
  6. 6.- Molde para la fabricación de estructuras de soporte de forma troncocónica o troncopiramidal, caracterizado por tener una geometría fija apta para configurar estructuras de soporte con un mismo ángulo entre la vertical y la generatriz o apotema independientemente de la altura de la torre, disponiendo internamente el molde unos separadores que limitan la altura total del panel.
    FIGURA 2 FIGURA 3
    9 FIGURA 4
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201231518
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 01.10.2012
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : E04H12/12 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    X
    EP 0214420 A2 (CARRARO AMEDEO) 18.03.1987, página 1, líneas 4-6; página 5, líneas 3-5; figura 1. 6
    Y
    WO 2011058158 A1 (WILIC S AR L et al.) 19.05.2011, página 6, línea 26 – página 8, línea 28; página 10, líneas 5-15; figuras. 1
    Y
    FR 618570 A (APPLIC MECANIQUES DU CIMENT AR) 11.03.1927, página 1, líneas 18-33; figuras. 1
    A
    BE 472223 A (SILVESTRE) 30.04.1947, página 2, línea 18 – página 4, línea 8; figuras. 1
    A
    DE 102010039796 A1 (BOEGL MAX BAUUNTERNEHMUNG GMBH) 15.12.2011, resumen; figuras. 3
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 30.04.2013
    Examinador R. M. Peñaranda Sanzo Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201231518
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) E04H Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231518
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 30.04.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-6 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201231518
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    EP 0214420 A2 (CARRARO AMEDEO) 18.03.1987
    D02
    WO 2011058158 A1 (WILIC S AR L et al.) 19.05.2011
    D03
    FR 618570 A (APPLIC MECANIQUES DU CIMENT AR) 11.03.1927
  7. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    La invención se refiere a una estructura de soporte para aerogeneradores de forma troncocónica o troncopiramidal formada por varios paneles de hormigón prefabricado y el molde para la estructura anterior. Hay por tanto, dos reivindicaciones independientes, la primera, referida a la estructura, y la sexta, referida al molde.
    En relación a la primera reivindicación, el documento más cercano del estado de la técnica es D02. En él se divulga una estructura para soportar un aerogenerador formada por paneles prefabricados de hormigón (9) que forman una torre de forma troncopiramidal. También encontramos las siguientes características técnicas de la parte caracterizadora de esta reivindicación: -no tiene juntas horizontales entre paneles ya que todos ellos tienen la altura total de dicha estructura, teniendo todos los paneles las mismas dimensiones (ver página 7, líneas 7 y 8): si bien en ningún sitio se especifica que sean de una única pieza, sí se dice que los paneles se unirán entre sí por sus laterales (ver página 8, líneas 23 y 24), debiendo reducirse el número de juntas construyendo el poste entero, sin dividir (ver página 3, líneas 24-27) y que, al ser extremadamente largo, para subirlo se necesitará una maquinaria adecuada (ver página 10,línea 27-página 11, línea 2). Por esto, parece razonable suponer que los paneles trapezoidales se fabrican de una única pieza -los paneles contiguos se unen entre sí para formar una estructura soporte de sección cerrada (ver figuras 2 y 3), -diseñados de tal forma que las juntas verticales entre paneles contiguos presenten una mayor abertura en la parte superior que en la inferior, permitiendo obtener distintos anchos de sección en la parte superior de la mencionada estructura ajustando más o menos dicha abertura. Esta característica técnica no se encuentra en D02, pero sí en D03.
    En dicho documento D03, se plantea una torre en hormigón armado destinada a la construcción de líneas eléctricas o telefónicas, constituida por dos elementos unidos por conectores. Dichos elementos de hormigón armado (A) también ocupan toda la altura de la torre y permiten modificar el esfuerzo en la cabeza de la torre modificando la dimensión de los elementos conectores (B) (ver página 1, líneas 26-33). Por tanto, está previsto que varíe la dimensión de la cabeza de la torre con la utilización de los mismos elementos en cualquiera de los casos. Dado que en la solicitud no se indica en esta primera reivindicación cómo se consigue ajustar la abertura, la especificada en D03 es una de las múltiples formas en que puede conseguirse. Ya que no se ha obtenido un efecto técnico inesperado, la invención así definida debe considerarse como una aplicación obvia de la técnica conocida.
    Se considera que un experto en la materia intentaría combinar las partes principales del documento D03 con el documento D02 del estado de la técnica más próximo para obtener las características de la reivindicación 1 y tener una expectativa razonable de éxito, por lo que se considera que esta reivindicación no implica actividad inventiva.
    Las reivindicaciones 2-5 son dependientes de la reivindicación 1. Ninguno de los documentos citados revela la invención definida en estas reivindicaciones por lo que se considera que estas reivindicaciones tienen actividad inventiva.
    La reivindicación 6 es una reivindicación independiente y se refiere al molde para la fabricación de las anteriores estructuras de soporte. Se caracteriza por: -tener una geometría fija apta para configurar estructuras de soporte con un mismo ángulo entre la vertical y la generatriz independientemente de la altura de la torre, disponiendo internamente el molde unos separadores que limitan la altura total del panel. En D01 encontramos un molde (1), con unas piezas (8) en ambos extremos para delimitar la altura del poste. Obviamente, en el molde de D01 si cambias las piezas (8) de sitio se generan paneles de diferentes alturas y que tendrán un mismo ángulo entre la vertical y la generatriz. A la vista de este documento D01 no se considera que haya ninguna diferencia entre lo divulgado en él y lo reivindicado en la reivindicación 6 que confiera ningún elemento de significación inventiva con respecto al estado de la técnica conocido, por lo que no implica actividad inventiva.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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