CORTINA-ORTEGA, Jose Pablo (Av. Prol. Reforma No. 115, Piso 9Col. Paseo de las Loma, Mexico D.F., 01330, MX)
CORTINA-CORDERO, Jose Pablo (Av. Prol. Reforma No. 115, Piso 9Col. Paseo de las Lomas,Mexic, D. F. ., 01330, MX)
CORTINA-ORTEGA, Jose Pablo (Av. Prol. Reforma No. 115, Piso 9Col. Paseo de las Loma, Mexico D.F., 01330, MX)
CORTINA-CORDERO, Jose Pablo (Av. Prol. Reforma No. 115, Piso 9Col. Paseo de las Lomas,Mexic, D. F. ., 01330, MX)
| REIVINDICACIONES 1.- Una torre para generadores eólicos, caracterizada porque comprende: (a) una estructura de concreto (20) que consiste de porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23), formadas de una pluralidad de segmentos circulares (25) fabricados en concreto reforzado, verticalmente apilados y unidos entre sí, y ligados a Ia cimentación mediante elementos de preesfuerzo; y (b) una armadura metálica (30), que comprende porciones de armadura (31 , 32, 33) dispuestas entre dichas porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23) de Ia estructura de concreto (20) y unidas a estas, que se extienden a Io largo de Ia torre, formadas de una pluralidad de vigas metálicas (35) estructuradas. 2.- La torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindicación 1 , caracterizada porque los segmentos circulares (25) de las porciones de pierna de concreto (21, 22, 23) tienen Ia misma forma y dimensiones. 3.- La torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindica- ción 1 , caracterizada porque tiene una sección transversal que se reduce progresivamente en Ia dirección del extremo superior de Ia torre hasta que los segmentos circulares (25) convergen para unirse con un anillo circular (27). 4.- La torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindica- ción 1 , caracterizada porque las vigas de Ia armadura metálica son fabricadas en acero. 5.- La torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindicación 1 , caracterizada porque Ia torre tiene una sección transversal poligonal o tiene una sección transversal circular o elíptica. 6.- La torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindicación 5, caracterizada porque Ia torre tiene una sección transversal triangular, cuadrada, rectangular, pentagonal o hexagonal. 7.- La torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindicación 1 , caracterizada porque además comprende una extensión, sobre el cuerpo de Ia torre, que consiste de una porción cilindrica. 8.- La torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindicación 7, caracterizada porque Ia porción cilindrica se selecciona de: (a) una pluralidad de módulos cilindricos (29) de concreto unidos entre sí por medio de elementos de preesfuerzo, o (b) un cilindro de acero. 9.- Una instalación de generación de energía eólica que comprende un generador eólico montado sobre una torre para generadores eólicos como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8. 10.- Un método para fabricar una torre para generadores eólicos de las reivindicaciones 1 a 8, o Ia instalación de generación de energía eólica de Ia reivindicación 9, que comprende: a) proporcionar un molde metálico para fabricar una pluralidad de segmentos circulares (25); b) moldear, armar y colar una pluralidad de segmentos circulares (25) de concreto, incluyendo los insertos y elementos de conexión necesarios para lograr Ia unión y continuidad de los segmentos superiores y/o inferiores adyacentes, soportados en Ia armadura metálica; c) construir en el sitio una subestructura de Ia torre, incluyendo ductos para Ia introducción de elementos de preesfuerzo; d) erigir una armadura metálica (30) sobre Ia subestructura; e) ensamblar una pluralidad segmentos circulares (25) para formar porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23), unidas a las porciones de armadura (31 , 32, 33) de Ia armadura metálica (30); y f) postensar las porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23) de Ia estructura de concreto (20). 11.- El método para fabricar una torre para generadores eólicos de conformidad con Ia reivindicación 9, caracterizado porque además comprende: h) montar una extensión de torre (19) seleccionada de: (a) una pluralidad de módulos cilindricos (29) de concreto pretensado unidos entre sí por medio de elementos de preesfuerzo, o (b) un cilindro de acero. |
ANTECEDENTES.
1. Campo de Ia invención.
Esta descripción se refiere a torres de concreto pre-tensado. En particular, se refiere a Ia construcción de torres segmentadas de concreto pre- tensado para soporte de generadores eólicos. Más particularmente Ia invención se refiere a una estructura mixta de concreto reforzado y pre-tensado en combinación con una estructura de acero.
2. Antecedentes generales de Ia invención.
Se han propuesto diferentes torres para generadores eólicos. Por ejemplo se han construido diversas torres con estructuras metálicas armadas que consisten de una pluralidad de travesanos y postes metálicos. Además, se han construido estructuras de acero tubulares para los mismos objetivos.
Dichas estructuras tienen diversos inconvenientes, siendo el principal de dichos inconvenientes Ia limitación de altura permisible y el costo del acero. En virtud de que los generadores eólicos ofrecen una resistencia a las corrientes de viento, se generan importantes cargas verticales y horizontales que producen torsión de las estructuras. En algunos casos dichas estructuras metálicas se colapsan por Ia acción del viento y el peso de los generadores.
Se conocen torres de concreto (o hormigón) para generadores eólicos y otras aplicaciones fabricados con cimbras o encofrados deslizantes y también se conocen torres de concreto pre-tensado. Se denomina concreto pretensado a un hormigón al que, antes de Ia puesta en servicio, se Ie introducen refuerzos mediante cables o alambres de acero. El esfuerzo de pre-tensado se puede transmitir al hormigón de dos formas: mediante armaduras pre-tensionadas (generalmente alambres), método utilizado mayoritariamente en elementos prefabricados; o mediante armaduras pos-tensadas (generalmente torones, grupos de cables), método utilizado mayoritariamente en piezas coladas in situ. Por ejemplo, el modelo de utilidad alemán DE 29809541 U (&EP 0 960 986) describen una torre seccionada de concreto pretensado para generadores eólicos. Conforme a dicha publicación, se fabrican secciones de concreto de anillo, ahusadas ó frustocónicas, que posteriormente son montadas una sobre otra y unidas por elementos de preesfuerzo. Conforme a dicha publicación, se consiguen montar torres de más de cien metros de altura e incluso de más de doscientos metros.
Por su parte, Ia publicación de Ia solicitud de patente internacional No. WO-2004007955 a nombre de Aloys Wobben, de Ia empresa ENERCON, también describe un sistema de construcción de torres seccionadas. Dicha publicación describe el empleo de moldes para fabricar cada sección de concreto de Ia torre en un taller. Antes de colar el concreto, se introducen en el molde ductos tubulares que quedan inmersos en el concreto a través de los cuales posteriormente son introducidos -entubados- los cables de preesfuerzo, de manera que las secciones de anillo formadas tienen una alta calidad y precisión. La empresa ENERCON, para montar las torres, forma las primeras - (y más grandes) 4 ó 5 secciones de torre err mitades, o bien en secciones completas que luego son divididas para transportarlas al lugar de destino. Luego, dichas mitades son ensambladas y las secciones son montadas unas sobre otras, ver THE WINDBLAT, THE ENERCON MAGAZINE, Hugue Building Blocks, ejemplar 03/2001 , 22 de septiembre de 2001 , páginas 8 y 9.
La solicitud de patente WO-2003069099 (& US-7, 160,085 & EP 1 474 579) MECAL describe una torre para generadores eólicos híbrida qye comprende (a) una porción inferior de concreto pre-tensado, seccionada -en secciones de anillo-, y además segmentada -las secciones de anillo se forman de varios segmentos-; y (b) una porción superior tubular de acero. Dicha torre tiene muchos inconvenientes, entre los que se listan los siguientes:
a) En virtud de que Ia torre es ahusada, para fabricar Ia torre se requiere de un molde para cada segmento. b) Debido a que los segmentos tienen bordes laterales escalonados que deben posteriormente ser cementados. La unión lateral de los segmentos de concreto debe ser muy precisa. Dicha unión puede realizarse sin problemas a nivel de piso pero a más de diez metros es un verdadero problema realizar dichas uniones. En particular a más de sesenta metros de altura y con un viento de más de 40 Km por hora del lugar seleccionado para Ia construcción y funcionamiento óptimo de turbinas eólicas, Ia tarea de ensamble de precisión es muy complicada.
c) Debido a que los segmentos de concreto son fabricados de manera independiente, es aún más difícil hacer que los mismos coincidan.
d) La vibración de Ia turbina se pretende sea absorbida por un elemento metálico que conecta las secciones de concreto con las secciones de metal, las torres metálicas generalmente son débiles. Es frecuente que no soporten el peso del nácelo (o generador eólico) y colapsen. Además, debido a Ia vibración pueden entrar en resonancia y colapsar. De esta manera, Ia torre de Ia patente WO-2003069099 (& US-7, 160,085 & EP 1 474 579) incorpora todas las desventajas de las torres de metal en una torre de concreto. Dicha torre es particularmente inadecuada para zonas de alta sismicidad, como Io es el territorio mexicano, el oeste de los Estados Unidos y en general los países de Ia Cuenca del Pacífico, en donde los movimientos telúricos son frecuentes.
En Ia página 6 líneas 22 a 29 de Ia publicación WO-2003069099, el solicitante señala que para el montaje de Ia torre se utiliza una grúa que trepa por dentro o fuera del cuerpo de Ia torre. Tal proceso de construcción es impráctico. El solicitante pierde de vista que los segmentos de concreto son de más de diez metros de largo con un peso de varias toneladas, de manera que
Ia grúa requiere necesariamente un punto de apoyo en el suelo de Io contrario Ia torre colapsaría al elevar las primeras piezas. Por otra parte, el hecho de que
Ia torre sea ahusada, implica el empleo de una grúa especial que sea capaz de variar su diámetro con Ia altura. -A-
El inventor además falla en indicar las características de los andamiajes e instalaciones de seguridad indispensables para que los constructores puedan realizar Ia unión de precisión de los segmentos de concreto que es requerida según Ia descripción del documento WO-2003069099.
Por Io anterior, Ia torre de Ia patente WO-2003069099 (& US-7, 160,085 ' & EP 1 474 579), tiene muchos inconvenientes que Ia convierten en irrealizable.
Por su parte, Ia empresa española INNEO21 ha presentado solicitudes de patente para algunos conceptos respecto de Ia construcción de torres de concreto pretensado, seccionadas y segmentadas. De esta manera, Ia solicitud de patente US-2006156681 A1 (& ES-1058539U) describe una torre de concreto seccionada y segmentada; Ia solicitud US-2008040983A1 (& ES 1061396) describe un molde para fabricar los segmentos de concreto; y Ia patente ES-1060629 describe una unión entre segmentos por medio de pretensado horizontal.
La solicitud de patente WO-2006111597A1 (& EP-067434514 & ES 2246734A1) de CONCRETE & STEEL también describe una torre de concreto pre-tensada, seccionada y segmentada para generadores eólicos.
Las torres de ENERCON 1 MECAL, INNEO21 y CONCRETE & STEEL antes mencionadas comparten los siguientes inconvenientes:
a) De acuerdo con esta técnica de construcción, los segmentos o secciones que forman las torres son fabricados en alguna instalación adecuada para ello, y posteriormente dichos segmentos son transportados al sitio en donde es erigida Ia torre. Posteriormente cada uno de los segmentos de torre es montado por medio de una grúa. Tal transporte de los segmentos de torre incrementa los costos de fabricación de las torres.
b) Las torres el estado de Ia técnica antes mencionado son generalmen- te ahusadas. Es decir, tienen un estrechamiento progresivo, de tal manera que Ia base tiene generalmente un diámetro mayor que el extremo superior de Ia torre en donde se monta el nácelo ó generador eléctrico. Tal característica resulta en Ia necesidad de construir un molde particular para fabricar cada segmento frustocónico de concreto. La necesidad de producir un molde para fabricar cada segmento de concreto resulta en una desventaja adicional de dichos sistemas constructivos. Por otra parte, el ajuste de los tubos colados dentro de dichos sistema resulta también en un problema. La patente WO2002004766 de ENERCON aborda dicho problema.
Además, los segmentos con que se fabrican las torres de concreto son muy pesados, en consecuencia, las torres deben ser fabricadas con grandes cantidades de concreto para que sean capaces de soportar su propio peso. En virtud del peso de dichos segmentos de concreto, el montaje de los mismos requiere grúas de grandes dimensiones, Io que resulta en altos costos de construcción.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN
Un primer objeto de Ia invención consiste en proporcionar una torre mixta de concreto pretensado y acero.
Otro objeto de Ia invención consiste en proporcionar una torre con mejor aprovechamiento de las características de los materiales, que Ie confieren a Ia torre una adecuada resistencia ante los vientos y a los sismos.
Otro objeto de Ia invención consiste en proporcionar una torre que utiliza únicamente un tipo de molde para todos los segmentos de concreto empleados en Ia torre.
Un objeto adicional de Ia invención consiste en proporcionar un procedimiento mejorado para construir y montar una torre de concreto pretensado segmentada en el mismo lugar en donde Ia torre es erigida. Todavía otro objeto de Ia invención consiste en proporcionar un método de construcción de una torre que no requiere el empleo de equipo pesado de construcción.
Aún otro objeto de Ia invención consiste en proporcionar un sistema mejorado de fabricación y montaje de una torre de concreto pre-tensado.
Los anteriores objetivos de Ia invención se consiguen proporcionando una torre de concreto pre-tensado para generadores eólicos, caracterizada porque comprende una cimentación y una estructura mixta, alargada que comprende: (a) una estructura de concreto (20) que consiste de porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23) y que consisten de una pluralidad de segmentos circulares (25) fabricados en concreto reforzado, verticalmente apilados y unidos entre sí, y ligados a Ia cimentación mediante elementos de preesfuerzo; y (b) una armadura metálica (30), que comprende porciones de armadura (31 , 32, 33) espaciadas, en las caras planas de Ia estructura mixta de sección transversal poligonal, que se extienden a Io largo de Ia torre, Ia armadura metálica consiste de una pluralidad de vigas metálicas (35) estructuradas, dispuestas entre dichas porciones de pierna de concreto;
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
A modo de ejemplo, se hace ahora referencia a los dibujos que se acompañan.
La FIG. 1 ilustra Ia torre de concreto pre-tensado de conformidad con Ia invención.
La FIG. 2 ilustra una vista de planta superior de Ia torre de Ia presente invención.
La FIG. 3 ilustra una vista en elevación lateral de Ia torre de conformidad con Ia invención. La FIG. 4 ilustra una modalidad de Ia torre de concreto con extensión.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Se describe el diseño y Ia construcción de una torre de soporte para un sistema eólico de generación de energía, su desarrollo constructivo original, diseñado para realizar de manera ágil, rápida, económica y confiable, una estructura mixta anular de concreto reforzado y pre-tensado en combinación con acero estructural. La torre posee estética y Ia esbeltez necesaria para soportar las cargas a las que estará sometida, tales como su peso propio, el peso del generador, el peso y movimiento de las aspas, empuje de vientos y fuerzas sísmicas.
La altura de Ia estructura sobre el nivel de terreno puede ser variable preferentemente entre 80 y 150 metros, dependiendo de Ia capacidad y tipo de generador a emplear. La geometría de Ia torre es dimensionada y modulada para cumplir todos los estados límites de servicio y estados límites últimos de los diversos reglamentos de construcción vigentes.
Conforme a Ia presente invención se describe una torre que comprende un cuerpo formado por una estructura mixta de concreto reforzado, alargada y pre-tensada, preferentemente postensada, en combinación con acero estructural. La sección de Ia torre es variable y disminuye en función de su altura.
En una realización de Ia invención, además se describe una torre que en elevación presenta dos secciones distinguibles por su geometría: un cuerpo que tiene una sección transversal variable desde su base hasta aproximadamente dos tercios de su altura; y una extensión que tiene una sección cilindrica constante en su parte superior que es aproximadamente un tercio de Ia altura total de Ia torre.
Como se ilustra en Ia realización de las FIGS. 1 y 2, el cuerpo (12) de Ia torre (10) tiene una sección transversal axisimétrica cuyo perímetro puede asimilarse a un polígono -ilustrado como un triángulo- con partes rectas (16) y esquinas (14) redondeadas, en Io sucesivo referida como Ia sección transversal poligonal. La sección transversal poligonal del cuerpo (12) de Ia torre (10) disminuye en función de Ia altura de Ia torre, para formar en elevación una estructura ahusada, es decir, que se adelgaza conforme va ganando altura.
La armadura de metálica (30) del cuerpo (12) consiste de una estructura metálica de alma abierta. La armadura metálica (30) comprende tres porciones de armadura (31 , 32, 33), espaciadas, que se extienden a Io largo de Ia torre en Ia parte recta de Ia sección transversal poligonal, entre los vértices y forman las caras planas de Ia torre. Cada una de las porciones (31 , 32, 33) consiste de una pluralidad de vigas (35) estructuradas, fabricadas preferentemente en acero.
La estructura mixta de Ia torre (10) incluye una estructura de concreto (20) que comprende de porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23), espaciadas entre sí, que se extienden a Io largo de Ia torre en los vértices de Ia sección transversal poligonal entre las porciones de armadura (31 , 32, 33) de Ia armadura metálica (30) y unidas a éstas. Cada una de las porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23) comprende una pluralidad de segmentos circulares (25) fabricados en concreto reforzado, apilados verticalmente y pre-tensados.
De esta manera, en las esquinas (14) de Ia sección transversal poligonal de Ia torre se define Ia estructura de concreto (20), mientras que en las partes rectas (16) de Ia sección transversal poligonal se define Ia armadura metálica (30), que se extienden a Io largo del cuerpo (12) de Ia torre (10).
Como será evidente a un técnico en Ia materia, Ia armadura metálica puede incluir vigas curvas. De esta manera las partes "rectas" de las secciones poligonales serían entonces redondeadas. Con esta configuración es posible construir una torre para generadores eólicos de sección transversal circular o elíptica, ahusada o toroidal. La disminución de Ia sección transversal poligonal de Ia torre (10) se logra reduciendo las dimensiones de las vigas (35) que forman las porciones de armadura (31 , 32, 33) correspondientes de Ia armadura metálica (30) hasta que los segmentos circulares (25) converjan para convertirse en un anillo circular. Conforme a las FIGS. 1 , 2 y 3, Ia torre además incluye un anillo (27) que tiene Ia función de brida para Ia unión con el generador eólico.
Los segmentos circulares (25) que forman las porciones de pierna de concreto de Ia estructura mixta, se prefabrican y montan en el sitio. La continuidad de los segmentos de concreto (25) es lograda a través de elementos de preesfuerzo, tales como cables o torones de preesfuerzo que son anclados en Ia cimentación de Ia torre y posteriormente son colocados y pre- tensados (postensados) al interior de los segmentos.
Lateralmente, los segmentos circulares (25) se unen a Ia armadura metálica (30) por medio de una unión que les permite trabajar estructuralmente como una sola sección.
Conforme a Ia presente invención se prevé que los segmentos circulares (25) que conforman Ia estructura de concreto (20) tengan las mismas dimensiones y forma. En Ia realización ilustrada en las figuras, que tienen una sección transversal triangular, se utilizan segmentos de 120°. Evidentemente si al torre se fabricará con una sección transversal cuadrada, rectangular, pentagonal, hexagonal o cualquier otra configuración poligonal, entonces se utilizan segmentos con el ángulo necesario para que dichos segmentos converjan en un anillo circular en Ia porción superior de Ia torre, por ejemplo, (a) sección rectangular, requiere cuatro porciones de pierna fabricadas a partir de segmentos de 90°; (b) sección pentagonal, requiere cinco porciones de pierna fabricadas a partir de segmentos de 72°; etc. En el caso de una torre de sección transversal circular o elíptica, dependiendo del número de porciones de pierna a utilizar, los segmentos deben tener el ángulo necesario para convergir en el anillo circular superior. En Ia realización ilustrada en Ia FIG. 1 , se ilustran 17 segmentos cortos.
Sin embargo, será evidente a un técnico en Ia materia que dichos segmentos cortos pueden substituirse por segmentos más largos, de manera que Ia torre incluya por ejemplo 7 segmentos largos. Como es evidente a un técnico en Ia materia, las dimensiones de cada segmento dependen del diseño de Ia torre.
De esta manera, a diferencia de las torres de Ia técnica previa, no se requiere un molde especial para fabricar cada segmento de Ia torre (25). Conforme a Ia modalidad preferida de Ia presente invención, solo se utilizan un solo tipo de molde para fabricar todos los segmentos circulares (25). Como será evidente a un técnico en Ia materia, no se utiliza solamente un molde físico, sino una pluralidad de moldes que tienen las mismas características, es decir un mismo tipo de molde.
La armadura metálica es ensamblada mediante soldadura y/o tornillos o pernos, con o sin elementos de refuerzo. De manera que todos y cada uno de los segmentos (25) están unidos a Ia armadura metálica. Las vigas pueden ser estructuradas para formar un arreglo determinado, por ejemplo una estructura de panal o una estructura de vigas inclinadas como se muestra en las FIGS. 1 , 3 y 4, en donde las vigas están inclinadas y unen a segmentos circulares (25) alternados. Además cada segmento circular (25) está unido al segmento superior y/o inferior adyacente.
La sección transversal poligonal preferida es Ia sección triangular, Ia cuan exhibe un mejor desempeño respecto de las secciones transversales circulares, elípticas, cuadradas y poligonales. En el caso de torres con secciones transversales circulares, elípticas, cuadradas y poligonales (de más de tres lados) es necesario incluir vigas de refuerzo que unan los segmentos (25) que están opuestos. Por ejemplo, en una torre con 1 , 2, 3 y 4 porciones de pierna, además de proporcionar vigas (armadura metálica) entre porciones de pierna de concreto adyacentes 1-2, 2-3, 3-4 y 4-1 , es necesario unir con vigas los segmentos (25) de las porciones de pierna 1 y 3, así como 2 y 4. En torres con más porciones de piernas de concreto, se requiere incluir más vigas para Ia unión de las porciones de pierna. De manera que una porción de pierna esté preferentemente unida con todas y cada una de las porciones restantes.
Durante Ia construcción de Ia torre Ia armadura metálica primero es ensamblada en el sitio de Ia torre. La armadura metálica sirve entonces para soportar los segmentos de concreto prefabricados, para el montaje de Ia torre basta utilizar una grúa ligera, cabe mencionar que el peso de los segmentos circulares 25 es de aproximadamente 1/6 del peso de una sección de anillo completa frustocónica de una torre de Ia técnica previa. Por Io que su manejo se facilita.
En otra realización, los moldes o cimbras pueden ser sujetados a Ia armadura metálica para que los segmentos circulares (25) sean sucesivamente colados en su posición final.
En otra realización de Ia invención, se puede utilizar un sistema de cimbra o encofrado deslizante para formar porciones integrales de pierna de concreto.
Una vez construida Ia torre y en uso, ésta funciona como un tripie (en el caso de Ia realización con tres porciones de pierna de concreto). El peso de Ia torre y el nácelo se distribuye ente las porciones de pierna de concreto (21 , 22, 23) que transmiten las cargas (peso y cargas verticales por efecto del viento) a Ia cimentación, en tanto que Ia estructura metálica (30) mantiene unidas a las porciones de pierna.
Así, Ia armadura metálica proporciona Ia resistencia a las cargas verticales y horizontales, principalmente las cargas derivadas del movimiento de las aspas, el empuje de vientos y las fuerzas sísmicas. De esta manera, Ia armadura metálica cumple un doble propósito: formar un soporte para Ia colocación de los moldes y el colado de los segmentos circulares (25) y proporcionar soporte estructural de Ia torre durante su operación. La armadura metálica de alma hueca (30) permite el paso del aire a través de ella y por ende ofrece una menor resistencia a las corrientes de viento y se hace por tanto más resistente a Ia fuerza del viento. Opcionalmente, puede incluirse cubiertas de cierre para cerrar los espacios abiertos de las porciones de armadura (31 , 32, 33) de Ia armadura metálica. Estas cubiertas pueden consistir de láminas de acero, aluminio, plástico, yeso Gypsum, concreto o paredes de ladrillo y mortero.
Por su parte, las piernas de concreto de Ia estructura de concreto proporciona a Ia torre Ia resistencia necesaria para soportar el peso del generador, el mismo peso de Ia torre y las cargas horizontales debidas al viento y/o Ia acción sísmica.
Conforme a una modalidad de Ia invención, ilustrada en Ia FIG. 4, Ia torre incluye una extensión (19). Preferentemente, Ia extensión (19) de Ia torre consiste de una porción cilindrica de concreto pretensado. Opcionalmente, Ia porción cilindrica puede consistir de un tubo metálico. Dicha extensión puede ser fabricada en una sola pieza, o en segmentos. Generalmente un cilindro de acero se fabrica a partir de hojas de acero, que son en turno roladas y solda- das.
Además, conforme a Ia invención el extremo superior de Ia sección de extensión cilindrica incluye un anillo (28) que sirve como brida para Ia colocación del generador eólico.
Dicha extensión (19) consiste de un miembro cilindrico que tiene un diámetro constante hasta Ia altura máxima de Ia torre. Los materiales empleados en el diseño son el concreto reforzado y pre-tensado y/o acero estructural. Conforme a una modalidad preferida de Ia invención, ilustrada en Ia FIG. 4, Ia extensión (19) consiste de una pluralidad de módulos cilindricos (29) de concreto postensado unidos entre sí por medio de elementos de pre-esfuerzo, tales como cables o torones que son colocados (enductados) y pre-tensados (postensados) al interior de las paredes de los módulos (no ilustrados). Conforme a la realización de Ia invención antes descrita, se prevé que los módulos cilindricos (29) que conforman Ia extensión (19) tengan las mismas dimensiones. De esta manera, solo se requiere un tipo de molde, cilindrico. Como será evidente a un técnico en Ia materia, no se utiliza solamente un ^ molde físico, sino una pluralidad de moldes que tienen las mismas características. Conforme a Ia presente invención, mientras Ia torre está siendo montada, los segmentos cilindricos pueden estar siendo fabricados y en su oportunidad, izados por medio de una grúa, colocados y unidos a Ia torre por medio de elementos de pre-esfuerzo, tales como cables o torones que son colocados (enductados) y pre-tensados (postensados) al interior de las paredes de los segmentos de una manera bien conocida para un técnico en Ia materia.
En otra realización de Ia invención, Ia extensión puede ser un tubo o ducto de sección cuadrada o poligonal.
Los moldes se acondicionan incorporando los tubos para el postensado así como los accesorios necesarios, y posteriormente se realiza un colado vertical y pueden ser desmoldados al día siguiente, de manera que los moldes se utilizan cada tercer día. El número de moldes es ilimitado y el número de unidades a utilizar depende de Ia magnitud de Ia obra y de su programa de construcción.
Conforme a Ia presente invención, se utiliza un número de moides considerablemente inferior de moldes en comparación con los que se utilizan en los procedimientos de construcción de las torres tipo chimenea de Ia técnica previa.
El moldeado y colado de los segmentos circulares (25) de concreto y el montaje y ensamblado de Ia torre (10) se realiza en el sitio según el siguiente proceso:
a. Fabricación del molde para Ia fabricación de los segmentos: Dada Ia precisión requerida para las piezas prefabricadas, el molde para fabricar el sector circular de concreto se realiza en taller siguiendo el diseño y tolerancias establecidos, el molde preferentemente es fabricado a base de perfiles, placas y láminas de acero y responde a un diseño modular preestablecido según Ia altura de Ia torre, de manera general, Ia altura de Ia torre es diseñada en segmentos circulares cuya altura varía entre 3 y 15 m.
b. Fabricación de las partes metálicas: Toda Ia estructura metálica es habilitada en taller y transportada en partes listas para ser ensambladas en el sitio. Es decir, se cortan los segmentos de vigas en las medidas necesarias, se barrenan para Ia introducción de tornillos o pernos, así como otros accesorios, como por ejemplo accesorios eléctricos, se incorporan elementos de refuerzo, etc.
c. Construcción de Ia subestructura de Ia torre: En el sitio se construye Ia subestructura o cimentación de Ia torre. Este elemento es realizado en concreto reforzado y se dimensiona según las características mecánicas del suelo. De manera general este elemento funciona como "pedestal" de Ia torre y transmite al suelo las reacciones de Ia misma que se produ- cen ante solicitaciones sísmicas y de viento. En este elemento se dispo- nen todos los insertos y pasos necesarios para posteriormente incluir los cables de preesfuerzo para alcanzar Ia continuidad de Ia estructura.
d. Instalación de Ia estructura metálica: La estructura metálica se monta con el equipo adecuado andándola en Ia cimentación y uniendo sus partes para completar Ia pirámide formada por sus partes.
e. Construcción de los segmentos de Ia torre: Una vez construida Ia cimentación se procede al moldeado, armado y colado de los segmentos circu- lares (25) que conforma Ia torre. Se incluyen dentro de los segmentos circulares (25) los insertos y elementos de conexión necesarios para lograr Ia unión y continuidad de los mismos. f. Montaje y postensado de Ia estructura de concreto de Ia torre: Una vez verificado el fraguado y desmoldado de los segmentos de concreto se procede al ensamblado de los mismos con Ia ayuda de grúas de capacidad adecuada para esta labor. El montaje se realiza elevando y super- poniendo los segmentos y simultáneamente apoyándolos en Ia estructura metálica y uniéndolos a ella mediante soldadura se va realizando el postensado de los segmentos de concreto (20). Una parte del postensado es continuo desde Ia cimentación y a través de toda Ia altura de Ia torre. Las uniones entre segmentos son a base de conexiones metálicas soldadas. La armadura metálica (30) es montada en el sitio ligando sucesivamente una pluralidad de vigas con los segmentos circulares de concreto.
g. Montaje de Ia extensión (19) de Ia torre: Dado que este tramo de Ia parte alta de Ia torre es de sección transversal constante, puede prefabricarse en sitio si Ia decisión es realizarlo en concreto postensado y en planta, para posteriormente ser transportado y ensamblado en el sitio, en caso de que fuera de acero.
h. Inyectado y protección de anclajes de postensado: Finalmente y posterior al postensado total de Ia torre se realiza Ia inyección de los ductos de preesfuerzo utilizando una lechada a base de cemento epóxico con un estabilizador de volumen. Esta lechada es continua también en toda Ia longitud de Ia torre y forma parte del sistema de unión entre segmen- tOS.
Las torres para generadores eólicos de Ia presente invención, son construidas con mayor rapidez de montaje y con medios más simples en comparación con las torres de Ia técnica previa. Las anteriores ventajas resultan en una torre con características de calidad semejantes a las torres de
Ia técnica previa, pero construidas con menores costos de producción. Una característica de Ia invención consiste en que Ia cantidad de los materiales se utiliza más eficientemente. Gracias a las partes metálicas que se montan en primera instancia con equipo ligero, es posible conseguir Ia geometría y Ia resistencia necesaria para montar los segmentos de concreto
Habiendo descrito así Ia invención, será obvio que Ia misma podrá variarse en muchas formas. Tales variaciones no deben considerarse como que se apartan del espíritu y alcance de Ia invención, y todas las modificaciones que resulten evidentes para un técnico en Ia materia, se considera que están incluidas dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.