CHRISTENSEN, Mogens (Gamesa Wind Engineering Aps, Vejlsovej 51, Silkeborg, DK-8600, DK)
VANGSY, Bent (Gamesa Wind Engineering Aps, Vejlsovej 51, Silkeborg, DK-8600, DK)
CHRISTENSEN, Mogens (Gamesa Wind Engineering Aps, Vejlsovej 51, Silkeborg, DK-8600, DK)
REIVINDICACIONES
1.- Un método de erección de un aerogenerador caracterizado porque comprende los siguientes pasos: a) proporcionar el buje del rotor (9), las palas (11), Ia góndola (13) y una torre de celosía (15) que comprende una primera sección (21), compuesta de una primera parte (23) y una segunda parte (25), y una segunda sección (27) conectadas pivotablemente a Io largo de un eje (17) a una altura H; estando compuesta Ia parte inferior de Ia torre de celosía (15), por debajo de Ia altura H, por Ia segunda sección (27), que incluye las patas (31 , 33) de Ia torre de celosía (15). y Ia primera parte (23) de Ia primera sección (21); y estando compuesta Ia parte superior de Ia torre de celosía (15), por encima de Ia altura H, por Ia segunda parte (25) de Ia primera sección (21); b) ensamblar en el suelo el aerogenerador, con las palas del rotor (11) colocadas paralelamente al suelo, con Ia góndola (13) dispuesta sobre un vehículo portador (19) y fijando articuladamente las patas inferiores (31) de Ia torre de celosía en unas primeras zonas de cimentación (41); c) levantar Ia segunda sección (27) y fijar las patas superiores (33) de Ia torre de celosía en unas segundas zonas de cimentación (43); d) levantar Ia primera sección (21) y fijar su primera parte (23) a Ia segunda sección (27).
2.- Un método de erección de un aerogenerador según Ia reivindicación
1 , caracterizado porque en el paso c) de Ia reivindicación 1 Ia segunda sección (27) se levanta por medio de un dispositivo de tracción de cable (45) cooperando con un cabrestante en el suelo.
3.- Un método de erección de un aerogenerador según Ia reivindicación
2, caracterizado porque dicho dispositivo de tracción de cable (45) comprende unidades separadas instaladas en cada pata superior (33).
4.- Un método de erección de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 2-3, caracterizado porque los medios de levantamiento de Ia segunda sección (27) también incluyen medios de movimiento del vehículo portador (19).
5.- Un método de erección de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque en el paso d) de Ia reivindicación 1 Ia primera sección (21 ) se levanta por medio de un dispositivo de tracción de cable (47) cooperando con un cabrestante en el suelo.
6.- Un método de erección de un aerogenerador según Ia reivindicación 5, caracterizado porque dicho dispositivo de tracción de cable (47) comprende unidades separadas instaladas en los extremos inferiores (35) de Ia primera parte (23) de Ia primera sección (21).
7.- Un método de erección de un aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque en los pasos c) y d) de Ia reivindicación 1 se usan cables extendidos entre Ia torre y puntos de anclaje durante las operaciones de levantamiento.
8.- Una torre de celosía (15) de aerogenerador caracterizada porque comprende una primera sección (21), compuesta de una primera parte (23) y una segunda parte (25), y una segunda sección (27) conectadas pivotablemente a Io largo de un eje (17) a una altura H; estando compuesta Ia parte inferior de Ia torre de celosía (15), por debajo de Ia altura H 1 por Ia segunda sección (27), que incluye las patas (31 , 33) de Ia torre de celosía (15). y Ia primera parte (23) de Ia primera sección (21); y estando compuesta Ia parte superior de Ia torre de celosía (15), por encima de Ia altura H, por Ia segunda parte (25) de Ia primera sección (21 ).
9.- Una torre de celosía (15) de aerogenerador según Ia reivindicación 8, caracterizada porque Ia segunda parte (25) de Ia primera sección (21 ) incluye una parte tubular final (29).
10.- Una torre de celosía (15) de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 8-9, caracterizada porque Ia primera (23) de Ia primera sección (21) se extiende desde Ia altura H hasta el suelo de Ia torre.
11.- Una torre de celosía (15) de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 8-10, caracterizada porque Ia altura H de dicha conexión pivotable entre Ia primera sección (21) y Ia segunda sección (23) está comprendida entre el 20-80% de Ia altura de Ia torre Ht.
12.- Una torre de celosía (15) de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 8-11 , caracterizada porque Ia anchura W de Ia base de Ia torre (15) entre sus patas superiores e inferiores (33, 31) está comprendida entre el 20-40% de Ia altura de Ia torre Ht.
13.- Una torre de celosía (15) de aerogenerador según cualquiera de las reivindicaciones 8-12, caracterizada porque el ángulo de inclinación A entre un plano vertical y un hipotético plano cubriendo el lado de Ia torre (15) que abarca las patas inferiores (31) está comprendido entre 3-45 grados. |
UNA TORRE DE CELOSíA Y UN MéTODO DE ERECCIóN DE UN AEROGENERADOR CON UNATORRE DE CELOSíA
CAMPO DE LA INVENCIóN
La presente invención se refiere en términos generales a una torre de celosía y a un método de erección de un aerogenerador con una torre de celosía y en particular a una torre de celosía diseñada para posibilitar un método de erección de un aerogenerador que no necesita una grúa grande.
ANTECEDENTES
Las torres utilizadas actualmente para soportar aerogeneradores con potencias de hasta 750 Kw, tanto torres de celosía como torres tubulares, se erigen normalmente en secciones con una grúa y se ensamblan en posición vertical, uniendo cada sección de Ia torre con Ia sección adyacente mediante una conexión atornillada. La góndola y el rotor se montan a continuación encima de Ia torre orientada verticalmente utilizando grúas.
A medida que Ia altura de Ia torre se incrementa, los costes de Ia instalación de aerogeneradores también se incrementa. Las grúas grandes que son necesarias suponen altos costes de transporte y alquiler. Por otra parte, el tamaño de las grúas grandes implica unos requerimientos espaciales en el lugar de Ia instalación que pueden ser difíciles de cumplir.
La técnica anterior muestra varias propuestas para erigir aerogeneradores sin usar grandes grúas como las siguientes.
US 2002/0095878 describe una torre construida con secciones telescópicas y en Ia que Ia sección más inferior tiene una porción de borde conectada pivotablemente a una cimentación para permitir que las secciones de Ia torre sean transportadas al lugar de Ia instalación. Las secciones de Ia torre se ensamblan en lugar de Ia instalación de manera anidada, cada una de ellas dentro de Ia sección adyacente inferior. La góndola y el rotor se montan sobre la parte final superior de Ia sección más alta de Ia torre y después de ello las
secciones anidadas de Ia torre se levantan hasta quedar en una posición vertical. Después de que Ia torre haya sido levantada a su posición vertical y asegurada su conexión con Ia cimentación se extienden las secciones telescópicas de Ia torre para situar el aerogenerador en una posición vertical elevada.
US 2004/0045226 describe una torre dividida en una sección superior con el techo de Ia torre y una sección inferior con el suelo de Ia torre. Las secciones están articuladas. La sección inferior está articulada a una base de Ia torre. Una grúa telescópica se une a un punto de elevación de Ia sección inferior. La grúa se extiende para elevar las secciones a Ia posición vertical con Ia sección inferior apoyada sobre Ia base y con el techo de Ia torre de Ia sección superior próximo al suelo. El tren de potencia del aerogenerador se une al techo de Ia torre usando una pequeña grúa en el suelo cuando el techo de Ia torre de Ia sección superior está próximo al nivel del suelo. La grúa telescópica se une a otro punto de elevación de Ia sección superior para elevar parcialmente Ia sección superior, que queda soportada en esa posición. La grúa telescópica se resitúa y se vuelve a unir al punto de elevación de Ia sección superior. La grúa telescópica se extiende completamente para elevar Ia sección superior y el tren de potencia del aerogenerador a Ia vertical encima de Ia sección inferior. CA 2418021 describe una torre que comprende una pluralidad de secciones tubulares de torre interconectadas pivotablemente y un método de erección de Ia torre que no requiere el uso de una grúa. Las secciones tubulares de torre se ensamblan al nivel del suelo del lugar de Ia instalación interconectando las secciones adyacentes con uniones articuladas, con Ia base de Ia torre articulada temporalmente a Ia cimentación de Ia torre. Una disposición de cabrestante asegurada a Ia cimentación de Ia torre se activa para tirar de unos cables unidos a las secciones tubulares articuladas de Ia torre para levantarlas secuencialmente usando en parte las fuerzas verticales en Ia superficie del suelo que contrarrestan el peso de Ia torre en sus puntos de contacto con el suelo.
La industria eólica demanda constantemente torres de aerogeneradores que faciliten métodos de erección de aerogeneradores sin usar grúas grandes y Ia presente invención está dirigida a Ia satisfacción de esa demanda.
SUMARIO DE LA INVENCIóN
Un objeto de Ia presente invención es el de proporcionar una torre de celosía utilizable en un método de erección del aerogenerador completo que no necesite usar grúas grandes. Este objeto se consigue con una torre de celosía que comprende una primera sección, compuesta de una primera parte y una segunda parte, y una segunda sección conectadas pivotablemente a Io largo de un eje a Ia altura H; estando compuesta Ia parte inferior de Ia torre de celosía, por debajo de Ia altura H, por Ia segunda sección, que incluye las patas de Ia torre de celosía, y Ia primera de parte de Ia primera sección, y estando compuesta Ia parte superior de Ia torre de celosía, por encima de Ia altura H, por Ia segunda parte de la primera sección.
Otro objeto de Ia presente invención es el de proporcionar un método de erección de un aerogenerador con una torre de celosía que no necesita usar grúas grandes.
Este y otros objetos de Ia presente invención se consiguen con un método que comprende los siguientes pasos: a) proporcionar el buje del rotor, las palas, Ia góndola y una torre de celosía que comprende una primera sección, compuesta de una primera parte y una segunda parte, y una segunda sección conectadas pivotablemente a Io largo de un eje a una altura H; estando compuesta Ia parte inferior de Ia torre de celosía, por debajo de Ia altura H, por Ia segunda sección, que incluye las patas de Ia torre de celosía, y Ia primera parte de Ia primera sección, y estando compuesta Ia parte superior de Ia torre de celosía, por encima de Ia altura H, por Ia segunda parte de Ia primera sección; b) ensamblar en el suelo el aerogenerador completo, con las palas del rotor colocadas paralelamente al suelo, con Ia góndola dispuesta sobre un
vehículo portador y fijando articuladamente las patas inferiores de Ia torre de celosía en unas primeras zonas de cimentación; c) levantar Ia segunda sección y fijar las patas superiores de Ia torre de celosía en unas segundas zonas de cimentación; d) levantar Ia primera sección y fijar su primera parte a Ia segunda sección.
Una ventaja de Ia presente invención es que Ia división de Ia torre en las dos secciones mencionadas en combinación con el uso de unas grúas de camión pequeñas, baratas y flexibles para erigir Ia torre contribuyen a reducir los costes de los aerogeneradores.
Otras características y ventajas de Ia presente invención se desprenderán de Ia siguiente descripción detallada de una realización ilustrativa y no limitativa de su objeto en relación con las figuras que se acompañan.
BREVE DESCRIPCIóN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es una vista esquemática en sección de un aerogenerador ensamblado en el suelo según Ia presente invención.
La Figura 2 es una vista esquemática en sección de un aerogenerador en el primer paso de levantamiento del método según Ia presente invención.
La Figura 3 es una vista esquemática en sección de un aerogenerador en el segundo paso de levantamiento del método según Ia presente invención.
La Figura 4 es una vista esquemática en sección del aerogenerador en posición erecta.
DESCRIPCIóN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS
Un aerogenerador 11 convencional comprende una torre 15 soportando una góndola 13 que alberga medios para convertir Ia energía rotacional del rotor del aerogenerador en energía eléctrica.
El rotor del aerogenerador comprende un buje de rotor 9 y una o más palas 11.
El buje del rotor 9 está conectado al eje principal, Ia multiplicadora y el generador el aerogenerador para transferir el par generado por el rotor al generador incrementando Ia velocidad del eje a fin de alcanzar una velocidad rotacional apropiada del rotor del generador. En una primera realización de Ia presente invención, Ia torre del aerogenerador es una torre de celosía 15 formada con perfiles de acero que está estructurada en dos secciones independientes 21. 27 pivotablemente conectadas a Io largo de un eje horizontal 17 a una altura H.
En una realización preferente H está comprendida entre el 20-80% de Ia altura Ht de Ia torre.
La parte inferior de Ia torre de celosía 15, por debajo de Ia altura H 1 está compuesta por Ia segunda sección 27 que incluye las patas 31 , 33 de Ia torre de celosía y por Ia primera parte 23 de Ia primera sección 21 que tiene esquinas inferiores 35. En una realización preferente, Ia anchura W de Ia base de Ia torre 15 entre las patas superiores e inferiores 33, 31 está comprendida entre el 10-40% de Ht.
La parte superior de Ia torre de celosía 15, por encima de Ia altura H, está compuesta por Ia segunda parte 25 de Ia primera sección 21. La torre de celosía 15 también incluye una parte tubular superior 29 para facilitar su conexión con Ia góndola 13.
En una realización preferente, el ángulo de inclinación A entre un plano vertical y un hipotético plano cubriendo el lado de Ia torre 15 que abarca las patas inferiores 31 está comprendido entre 3-45 grados. El diseño de Ia torre de celosía 15 en dos secciones independientes 21 ,
27 pivotablemente conectadas, está dirigido a facilitar Ia erección de Ia torre y también para permitir que el aerogenerador pueda ser llevado al suelo en un tiempo razonable cuando se presentan tifones ú otras situaciones peligrosas de de viento. Una vez erigida Ia torre, las dos secciones 21 , 27 se unen para que Ia torre pueda comportarse como una unidad estructural para cumplir con los requerimientos estructurales para soportar el aerogenerador.
En el caso situaciones peligrosas de viento, el diseño de Ia torre en dos secciones articuladas 21 , 27 permite que el aerogenerador pueda ser llevado al suelo siguiendo parcialmente una secuencia de operaciones contraria a Ia seguida para erigir Ia torre. En una primera realización de Ia invención el método de erección de un aerogenerador comprende los siguientes pasos.
El primer paso incluye todas las operaciones necesarias para proporcionar y transportar todos los componentes del aerogenerador al lugar donde será erigido. La torre de celosía 15 se transporta en forma de perfiles de acero en varios camiones. De esta manera, solamente el peso y no las dimensiones limitan el transporte normal por carretera haciendo más barato el transporte. La parte superior 29 es una sección tubular de acero con una altura menor que su diámetro. La góndola 13 se transporta en un camión posicionada en él en su posición horizontal normal. En esta invención, el término góndola se usa en un sentido amplio como una estructura de soporte conectada a Ia torre 15 y al buje del rotor 9. En particular Ia góndola puede no incluir al generador que puede ser transportado e instalado separadamente. El buje del rotor 9 se transporta en un camión separada o conjuntamente con el generador.
Las palas 11 se transportan en una plataforma especial de transporte. El número de palas 11 en un transporte depende de su tamaño, peso y longitud. Puede decidirse transportar las pala en dos partes para acortar Ia plataforma de transporte.
En el segundo paso del método de erección de un aerogenerador según Ia presente invención, como se ¡lustra en Ia Figura 1 , el aerogenerador se ensambla en el suelo con las palas del rotor 11 colocadas paralelamente al suelo, con Ia góndola 13 dispuesta sobre un vehículo portador 19 y con las patas inferiores 31 de Ia torre de celosía fijadas articuladamente en unas primeras zonas de cimentación 41. La góndola 13 está en posición vertical y está unida a Ia parte final 29 de Ia torre de celosía 15.
Este segundo paso comprende los siguientes sub-pasos. a) Ensamblar Ia torre de celosía.
La torre de celosía 15 se ensambla de acuerdo con el diseño mencionado más arriba en una posición prácticamente horizontal y Ia torre ensamblada queda provisionalmente soportada a una altura H1 en su parte final que se corresponde con los cojinetes del mecanismo de orientación de Ia góndola 13 cuando está situada en posición vertical para su consiguiente conexión.
Se pueden ensamblar en el suelo partes de Ia estructura de celosía y conectarlas posteriormente a Ia torre si se dispone de medios para elevar las parte pre-ensambladas a su posición.
Cuando las patas superiores 33 y las esquinas inferiores 35 de Ia primera parte 23 de Ia primera sección 21 están ensambladas es ventajoso conectarles los medios 45, 47 que serán usados en los pasos de levantamiento. Como se muestra en las Figuras 2 y 3 los puntos de conexión de las patas superiores 33 y de las esquinas inferiores 35 estarán situadas en una posición muy elevada si Ia conexión no se hace a tiempo. b) Conectar Ia góndola 13 a ia torre de celosía 15.
La góndola 13 llega al lugar de instalación en un camión o plataforma en posición horizontal. Para conectarla a Ia parte final de Ia torre de celosía 15 debe estar colocada en posición vertical en un vehículo portador 19 usando medios apropiados. Estando en esa posición se atornilla Ia góndola 13 a Ia parte final 29 de Ia torre de celosía 15.
El vehículo portador 19 puede ser un vehículo portador especial o el mismo camión o plataforma que transportó Ia góndola 13 al lugar de instalación. c) Conectar el buje del rotor 9 a Ia góndola 13.
Se dispone el buje del rotor 9 sobre Ia góndola 13 y se atornilla al eje principal. d) Conectar las palas 11. Las palas 11 se ensamblan (si llegan en dos piezas), se disponen en posición sobre el buje del rotor 9 mediante medios apropiados, tales como grúas, y se atornillan a los cojines de palas del buje de rotor 9.
En el tercer paso del método de erección de un aerogenerador según Ia presente invención, como se ilustra en Ia Figura 2, se levanta Ia segunda sección 27 de Ia torre de celosía 15 y se atornillan las patas superiores 33 de Ia torre de celosía a unas segundas zonas de cimentación 43. La operación de levantamiento se lleva a cabo por medio de un dispositivo de tracción de cable 45 cooperando con un cabrestante en el suelo (no mostrado). El dispositivo de tracción de cable 45 comprende unidades separadas para cada pata superior 33.
El vehículo portador 19 puede moverse libremente en este paso ó puede disponer de medios de movimiento que pueden ser usados en este paso como medios adicionales de levantamiento de Ia torre de celosía 15.
Este paso puede requerir el uso de medios complementarios. Uno de ellos es una herramienta desmontable de absorción de momentos para reducir el momento aplicado sobre las patas inferiores 31 cuando se levanta Ia segunda sección 27.
Otro medio complementario es un cable (no mostrado) conectado al eje de pivotamiento 17 y a un punto de anclaje (no mostrado) para controlar el movimiento de Ia torre inmediatamente después de que se posiciona el eje de pivotamiento 17 verticalmente encima de los primeras zonas de cimentación 41 a las que están articuladas las patas inferiores 31 , momento en el que existe el riesgo de que las patas superiores 33 caigan abruptamente sobre las segundas zonas de cimentación 43.
En el cuarto paso del método de erección de un aerogenerador según Ia invención, ¡lustrado en las Figuras 3 y 4, se levanta Ia primera sección 21 de Ia torre de celosía 15 con el aerogenerador conectado en su parte superior 29 y se fija su primera parte 23 a Ia segunda sección 27 de Ia torre de celosía 15.
La operación de levantamiento se lleva a cabo por medio de un dispositivo de tracción de cable 47 cooperando con un cabrestante en el suelo (no mostrado). El dispositivo de tracción de cable 47 comprende unidades separadas para cada esquina inferior 35.
Como en el tercer paso, el cuarto paso puede requerir el uso de medios complementarios y en particular un cable (no mostrado) conectado a Ia góndola 13 y a un punto de anclaje (no mostrado) para controlar Ia última parte del movimiento de Ia primera sección 21 de Ia torre de celosía 15. Si las esquinas inferiores 35 llegan a Ia parte inferior de Ia torre de celosía 15, resulta ventajoso que se atornillen a las segundas zonas de cimentación 43.
En cualquier caso, Ia primera y segunda secciones 21 , 27 deben quedar unidas, por ejemplo mediante juntas atornilladas a Io largo de líneas entre las segundas zonas de cimentación 43 y el eje de pivotamiento 17.
Como hemos mencionado anteriormente, el diseño de Ia torre de celosía 15 en dos secciones independientes 21 , 27 pivotablemente conectadas permite que el aerogenerador pueda ser llevado al suelo en un tiempo razonable cuando se presentan tifones ú otras situaciones peligrosas de de viento. Un método apropiado para ello comprende las operaciones para situar el aerogenerador en Ia posición ilustrada en Ia Figura 3.
Aunque Ia presente invención se ha descrito enteramente en conexión con realizaciones preferidas, es evidente que se pueden introducir aquellas modificaciones dentro del alcance de, no considerando éste como limitado por las anteriores realizaciones, sino por el contenido de las reivindicaciones siguientes.
Next Patent: GENERATOR FOR WIND TURBINE, COMPRISING INDEPENDENT WINDINGS