La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a una grúa telescópica autotrepante y procedimiento de montaje de torres prefabricadas de hormigón, del tipo de las constituidas por una pluralidad de módulos que se unen lateralmente para conformar diversos tramos troncocónicos que posteriormente se apilan para conformar la torre, que comprende una columna vertical externa y una columna vertical interna desplazable verticalmente mediante uno o varios actuadores, estando terminada superiormente la columna vertical interna por un cabrestante, dotado de giro horizontal, relacionado con un brazo horizontal terminado en el extremo opuesto por una polea a través de la cual se desplaza el cable de elevación.

Antecedentes de la invención

En la actualidad se conocen diversos tipos de torres modular prefabricadas de hormigón, principalmente del tipo de las utilizadas como soporte para generadores eólicos de elevada altura y otras aplicaciones, que suelen utilizar elementos prefabricados de hormigón armado con espesor reducido, reforzados en algunos casos con una estructura interna de nervios horizontales y verticales, estando tensados en algunas torres los elementos tanto horizontal como verticalmente mediante cables metálicos flexibles.

Podemos encontrar referenciados varios ejemplos de estas realizaciones, como por ejemplo las Patentes ES 1058539 "Estructura perfeccionada de torre modular para turbinas eólicas y otras aplicaciones", ES 2246734 'Torre modular prefabricada", ES 2296531 'Torre para aerogeneradores montada con elementos prefabricados" y ES 2234392 "Proceso para el montaje de la torre de un aerogenerador y torre así construida". Todas ellas comparten un procedimiento de montaje similar, conocido y comúnmente utilizado que se describe en la Patente ES 2326010 "Estructura y procedimiento de montaje de torres de hormigón para turbinas eólicas" y en el que los elementos prefabricados de hormigón que componen cada sección o tramo de la torre se mantienen en su lugar temporalmente mediante el uso de puntales de longitud variable, ubicados de forma inclinada entre la parte superior de los elementos prefabricados de hormigón y la cimentación. Esta técnica convencional origina bastantes problemas, ya que los puntales inclinados ocupan gran parte del espacio interior de trabajo, impidiendo el uso de plataformas elevadoras o similares en el interior, lo cual dificulta enormemente, y en algunos casos incluso impide, el trabajo de los operarios en el interior de la torre necesario para las operaciones de tensado de cables horizontal, sellado de juntas y unión entre segmentos de la sección y entre las secciones, obligándolos a trabajar mediante plataformas o arneses suspendidos de cables sustentados por grúas desde el exterior. Esta situación, además de originar retrasos en el trabajo comporta un gran riesgo laboral para los operarios.

Se han intentado encontrar otras soluciones, como por ejemplo la descrita en la Patente ES 201230433/8 "Estructura de montaje para torres prefabricadas de hormigón", que presenta una estructura interna formado por una columna vertical dotada en su parte superior de una pluralidad de arriostramientos horizontales telescópicos, y que dispone asimismo de una plataforma de trabajo para los operarios dotada de movimiento vertical sobre la columna vertical, estando todos los elementos que componen la estructura ubicados en el interior del tramo de la torre en proceso de montaje, permitiendo simultanear el soporte mecánico de las piezas con el trabajo manual de los operarios en el interior. Esta realización solventa alguno de los problemas de las anteriores, pero sigue teniendo el gran inconveniente de precisar de la utilización de grúas de gran alcance para la elevación y posicionamiento de los elementos modulares de hormigón, con un alto coste económico debido a sus grandes dimensiones y potencia necesaria. Además, la elevación y posicionamiento de los elementos requiere de bastante precisión y es bastante sensible al viento, lo cual es especialmente importante en las ubicaciones de las torres para aerogeneradores que son elegidas por ser lugares con gran incidencia eólica, lo cual origina que el número de días útiles de montaje sea muy reducido, alargando bastante el tiempo de montaje necesario para las torres.

Descripción de la invención

Para solventar la problemática existente en la actualidad en el montaje de torres prefabricadas de hormigón, del tipo de las constituidas por una pluralidad de módulos que se unen lateralmente para conformar diversos tramos troncocónicos que posteriormente se apilan para conformar la torre, se ha ideado la grúa telescópica autotrepante y procedimiento de montaje de torres prefabricadas de hormigón objeto de la presente invención, la cual comprende una columna vertical externa y una columna vertical interna desplazable verticalmente mediante uno o varios actuadores, estando terminada superiormente la columna vertical interna por un cabrestante, dotado de giro horizontal, relacionado con un brazo horizontal terminado en el extremo opuesto por una polea a través de la cual se desplaza el cable de elevación.

El brazo horizontal asociado al cabrestante puede ser de tipo telescópico o de inclinación variable, consiguiendo en ambos casos variar la longitud efectiva del brazo.

Está prevista la utilización opcional, en todas o en algunas de las fases de montaje, de una plataforma de trabajo auxiliar, desplazable vertical y horizontalmente por el interior de la torre, que permita a los operarios las labores internas de unión, hormigonado, tensado de cables y sellado entre los elementos prefabricados de hormigón.

Esta grúa telescópica y autoportante posibilita su utilización desde el interior de la torre a montar, mediante un procedimiento de trabajo característico, en el que los elementos prefabricados de hormigón que conforman cada sección son elevados conducidos por una o varias guiaderas instaladas en el exterior de algunos elementos prefabricados de hormigón, a través de uno o varios patines o roller, y a los que, a partir de ahora, nos referiremos como roller.

Asimismo es posible utilizar la grúa para descender un operario por el exterior de la torre para realizar labores de sellado y finalizado del exterior, así como para desmontar, en caso necesario, tanto las guiaderas como los roller, una vez utilizados.

Ventajas de la invención

Esta grúa telescópica autotrepante y procedimiento de montaje de torres prefabricadas de hormigón que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante que al ser telescópica y autoportante permite el montaje desde el interior de la torre, eliminando la necesidad de costosas grúas de gran alcance trabajando durante mucho tiempo. Otra importante ventaja es que, gracias el bajo coste de la grúa y a la eliminación de las grúas de gran alcance, se consigue una notable reducción en el coste económico del montaje de la torre.

Otra ventaja de la presente invención es que, al estar soportada en el interior de la torre y en la propia torre, al abrigo del viento, y al realizar la elevación de las piezas de forma conducida por una o varias guiaderas, permite realizar el montaje de la torre en condiciones de viento en la que no es posible con los métodos convencionales de montaje,

Otra de las más importantes ventajas a destacar es que, debido a su carácter telescópico y autotrepante, es la propia grúa la que se encarga de elevarse a sí misma entre las distintas secciones de la torre, consiguiendo el montaje de una torre de cualquier altura con una grúa de dos tramos con altura únicamente ligeramente superior a una sección, cuando está recogida.

Asimismo otra ventaja añadida es que, gracias a su reducido tamaño, es fácilmente transportable y reutilizable, para el montaje de otras torres.

Es importante destacar que su utilización para el montaje, permite eliminar la necesidad de uso de grandes grúas externas, con el consiguiente ahorro económico en el montaje de la torre.

Siguiendo la misma pauta, se ha previsto la utilización de una estructura de grúa auxiliar, transportable y reutilizable, a constituir al lado de la torre, para su utilización opcional en el desmontaje de la grúa telescópica autotrepante, posibilitando su reutilización en la elevación de otra u otras torres.

Esta invención permite una mayor rapidez de montaje, propiciando la elevación de una sección diaria, incluso con viento.

Descripción de las figuras Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de una grúa telescópica autotrepante y procedimiento de montaje de torres prefabricadas de hormigón.

En dicho plano la figura -1- muestra una vista lateral de la grúa, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -2- muestra una vista lateral de la parte superior de la grúa, en su realización alternativa con el brazo horizontal inclinable.

La figura -3- muestra una vista lateral de la primera fase de montaje de la grúa, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -4- muestra una vista lateral de la segunda fase de montaje de la primera sección de la torre, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -5- muestra una vista lateral de la tercera fase de elevación de la grúa, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -6- muestra una vista lateral de la cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre, en el segundo paso, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -7- muestra una vista en planta de la cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre, en el segundo paso, con un detalle ampliado del guiado entre un roller y una guiadera..

La figura -8- muestra una vista lateral de la cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre, en el tercer paso, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -9- muestra una vista lateral de la cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre, en el quinto paso, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico. La figura -10- muestra una vista lateral de la cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre, en el séptimo paso, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -1 1- muestra una vista lateral al finalizar la cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -12- muestra una vista lateral de la quinta fase de alzado de la grúa, en el primer paso, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -13- muestra una vista lateral de la quinta fase de alzado de la grúa ya finalizada, en su realización preferente con el brazo horizontal telescópico.

La figura -14- muestra una vista lateral de la sexta fase de desmontaje de la grúa, mostrando la etapa de elevación de la estructura de grúa auxiliar.

La figura -15- muestra una vista lateral de la sexta fase de desmontaje de la grúa, mostrando la estructura de grúa auxiliar ya montada en el lateral de la torre, en la realización de doble brazo, con los brazos desplegados.

La figura -16- muestra una vista lateral de la sexta fase de desmontaje de la grúa, mostrando la estructura de grúa auxiliar ya montada en el lateral de la torre, en la realización de brazo horizontal.

La figura -17- muestra una vista lateral de la sexta fase de desmontaje de la grúa, mostrando la estructura de grúa auxiliar ya montada en el lateral de la torre y con la grúa telescópica autotrepante ya desmontada y retirada, en la etapa de elevación de la nacelle.

La figura -18- muestra una vista lateral de la sexta fase de desmontaje de la grúa, mostrando la estructura de grúa auxiliar ya montada en el lateral de la torre y con la grúa telescópica autotrepante ya desmontada y retirada, con la nacelle ya montada sobre la torre. La figura -19- muestra una vista lateral de la sexta fase de desmontaje de la grúa, mostrando la estructura de grúa auxiliar ya montada en el lateral de la torre y con la grúa telescópica autotrepante ya desmontada y retirada, en la etapa de elevación de las palas.

La figura -20- muestra una vista lateral de la sexta fase de desmontaje de la grúa, mostrando la estructura de grúa auxiliar ya montada en el lateral de la torre y con la grúa telescópica autotrepante ya desmontada y retirada, en la etapa de elevación de las palas.

Realización preferente de la invención

La grúa telescópica autotrepante para montaje de torres prefabricadas de hormigón objeto de la presente invención, comprende básicamente, como puede apreciarse en el plano anexo, una columna vertical externa (1), terminada inferiormente en un soporte (4), y una columna vertical interna (2) desplazable verticalmente mediante uno o varios actuadores (3), estando terminada superiormente dicha columna vertical interna (2) por un cabrestante (5), dotado de giro horizontal, relacionado con un brazo horizontal terminado. en el extremo opuesto por una polea (9) a través de la cual se desplaza el cable (10) de elevación.

El brazo horizontal asociado al cabrestante (5) está formado preferentemente por un tubo externo (6) solidario al cabrestante (5) y un tubo interno (7) con la polea (9) en un extremo, siendo el tubo interno (7) desplazable horizontalmente de manera telescópica con respecto al tubo externo (6) mediante uno o varios actuadores (8). Está prevista una realización alternativa en la que el brazo horizontal asociado al cabrestante (5) está formado por un tubo (11) con la polea (9) en un extremo, siendo la inclinación del tubo (11) variable mediante unos medios de giro con respecto al cabrestante (5) junto con uno o varios actuadores (12), consiguiendo así variar la longitud efectiva del brazo.

La altura de la columna vertical externa (1) y de la columna vertical interna (2) será preferentemente ligeramente superior a la altura de una sección de la torre a montar.

Está prevista la utilización opcional, en todas o en algunas de las fases de montaje, de una plataforma de trabajo (19) desplazable vertical y horizontalmente, relacionada con la columna vertical externa (1) mediante un collarín (20) y unos medios mecánicos de elevación (21), que permita a los operarios las labores internas de unión, hormigonado, tensado de cables y sellado entre los elementos prefabricados de hormigón.

Esta grúa telescópica autotrepante comporta un específico procedimiento de montaje de una torre prefabricada de hormigón que comprende las siguientes fases:

• una primera fase de montaje de la grúa,

• una segunda fase de montaje de la primera sección de la torre,

• una tercera fase de elevación de la grúa,

• una cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre y

• una quinta fase de alzado de la grúa,

• repitiéndose las fases tercera y cuarta para cada una de las secciones de la torre,

• y finalizando con una sexta fase de desmontaje de la grúa.

La primera fase de montaje de la grúa comporta la fijación del soporte (4) de la columna vertical externa (1) a la zapata de hormigón (13) y el posterior ensamblaje del resto de los elementos que componen la grúa, en la posición de mínima altura con la columna vertical interna (2) completamente introducida en el interior de la columna vertical externa (1), con la ayuda de otra pequeña grúa externa convencional.

La segunda fase de montaje de la primera sección de la torre comprende el apilado adyacente de los elementos prefabricados de hormigón (14) soportados por su parte superior mediante unos arriostramientos horizontales telescópicos (15) en la parte superior de la columna vertical externa (1), de tal forma que formen la sección de la torre alrededor de la grúa, quedando esta en el interior, disponiendo al menos uno de los elementos prefabricados de hormigón (14) de una o varias guiaderas (16) verticalmente dispuestas en su pared exterior.

La tercera fase de elevación de la grúa comprende la extensión telescópica de la columna vertical interna (2) por el interior de la columna vertical externa (1) por el efecto de los actuadores (3), hasta alcanzar su máxima altura.

La cuarta fase de montaje de la siguiente sección de la torre comprende:

• en un primer paso la extensión del brazo horizontal asociado al cabrestante (5) a su máxima extensión, • en un segundo paso la elevación parcial de un elemento prefabricado de hormigón (17) guiado por su parte inferior mediante uno o varios roller (18) dispuestos en la parte interior inferior y que se deslizan por la guiadera o guiaderas (16),

• en un tercer paso opcional de apoyo de la parte superior del elemento prefabricado de hormigón (17) en la columna vertical interna (2) mediante un arriostramiento (15) y un collarín (22) deslizable,

• en un cuarto paso de elevación completa del elemento prefabricado de hormigón (17) sobre el elemento prefabricado de hormigón (14) de la sección inferior, saliendo el roller (18) de la guiadera o guiaderas (16),

• en un quinto paso de apoyo de la parte inferior del elemento prefabricado de hormigón (17) en la columna vertical interna (2) mediante un arriostramiento (15) y un collarín (22) deslizable,

• en un sexto paso el giro del elemento prefabricado de hormigón (17) mediante el giro del cabrestante (5) y del brazo horizontal hasta posicionar el elemento prefabricado de hormigón (17) en su ubicación,

• en un séptimo paso el descenso del elemento prefabricado de hormigón (17) hasta su apoyo sobre el elemento prefabricado de hormigón (14) de la sección inferior, repitiéndose los pasos anteriores hasta completar la sección, disponiendo asimismo al menos uno de los elementos prefabricados de hormigón (17) de una o varias guiaderas (16) verticalmente dispuestas en su pared exterior.

La quinta fase de alzado de la grúa comprende un primer paso de eliminación de los arriostramientos (15) y collarín (22) ubicados en la parte superior del elemento prefabricado de hormigón (14) de la sección inferior, y en la parte inferior del elemento prefabricado de hormigón (17) de la sección superior, así como de la liberación del soporte (4) de la zapata (13), un segundo paso de elevación de la columna vertical externa (1) mediante los actuadores (3), manteniendo la columna vertical interna (2) fija por su parte superior mediante los restantes arriostramientos (15) hasta que el soporte (4) quede a la altura de la parte superior de la primera sección, un tercer paso de colocación de una plataforma (23) en la parte superior del tramo inferior de torre, y un cuarto paso de fijación del soporte (4) a la plataforma (23). La sexta fase de desmontaje de la grúa comprende una etapa de montaje de una estructura de grúa auxiliar (25), que utiliza temporalmente a la torre previamente montada como torre de la grúa, con parte superior (26) dotada de giro, en el exterior del último tramo superior de la torre, a continuación una etapa de liberación del soporte (4) de la zapata (13), eliminación de los arriostramientos (15) y collarines (22) restantes, y extracción del resto de los elementos de la grúa y plataforma (23) desde el último tramo de torre mediante la estructura de grúa auxiliar (25), prosiguiendo con una etapa de izado y montaje de la nacelle (35) y las palas (36) mediante dicha estructura de grúa auxiliar (25), para finalizar con una etapa de desmontaje de la estructura de grúa auxiliar (25), y opcionalmente de los elementos auxiliares que pudieran quedar tales como guiaderas (16), placas de soporte (24), renvío (37), etc ..

La etapa de montaje de la estructura de grúa auxiliar (25) en el exterior del último tramo superior de la torre comprende un paso de extensión telescópica de la columna vertical interna (2) por el interior de la columna vertical externa (1) por el efecto de los actuadores (3), hasta alcanzar su máxima altura, seguido de un paso de extensión del brazo horizontal asociado al cabrestante (5) a su máxima extensión. A continuación se realiza un paso de elevación de la estructura de grúa auxiliar (25), preferentemente de tipo de celosía, para disminuir su peso, guiada por su parte inferior mediante uno o varios roller (18) dispuestos en la parte interior inferior y que se deslizan por la guiadera o guiaderas (16), prosiguiendo con un paso de fijación de la estructura de grúa auxiliar (25) a una o varias placas de soporte (24) que se encuentran insertas en el lateral exterior de un elemento prefabricado de hormigón (17) de la sección superior, manteniendo una distancia de separación con la torre. Esta etapa se finaliza, en caso de utiliza una estructura de grúa de doble brazo, con un paso de apertura de los dos brazos (26,27) de la estructura de grúa auxiliar (25), previamente plegados mediante los medios de giro (30), durante el ascenso, el montaje del cabrestante doble (31) cerca de la base de la torre y solidario con la zapata de hormigón (13), y el tendido de los cables a través de las poleas (29). En el caso alternativo de utilizar una estructura de grúa de brazo horizontal, se finaliza con un paso de montaje del brazo horizontal (32), los contrapesos (33) y el cabrestante desplazable (34).

La etapa de izado y montaje de la nacelle (35) y las palas (36) comprende un primer paso de elevación de la nacelle (35), preferentemente de una pieza, por el lateral de la torre mediante la estructura de grúa auxiliar (25), un segundo paso de posicionamiento sobre la parte superior de la torre y fijación a ella, un tercer paso de giro lateral de la nacelle (35) y de la estructura de grúa auxiliar (25) la facilitar los siguientes pasos, continuando con un paso de elevación asimismo mediante la estructura de grúa auxiliar (25) para cada una de las palas (36) y montaje sobre la nacelle (35).

Por último, una vez montados todos los elementos del aerogenerador, la etapa de desmontaje de la estructura de grúa auxiliar (25) comprende un paso de fijación de un renvío (37) en la parte superior de la torre, junto a la estructura de grúa auxiliar (25), un segundo paso de plegado de los dos brazos (26,27) o del brazo horizontal (32), un tercer paso de fijación mediante un cable entre la estructura de grúa auxiliar (25) y el cabrestante auxiliar (38) existente en la nacelle (35), o bien el cabrestante doble (31), un cuarto paso de liberación de la estructura de grúa auxiliar (25) de la placa o placas de soporte (24), y finalizando con un quinto paso de descenso de la estructura de grúa auxiliar (25), guiada por su parte inferior mediante uno o varios roller (18) dispuestos en la parte interior inferior y que se deslizan por la guiadera o guiaderas (16), hasta el suelo.

De forma alternativa, la sexta fase de desmontaje de la grúa puede consistir únicamente en la liberación del soporte (4) de la zapata (13), la eliminación de los arriostramientos (15) y collarines (22) restantes, y la extracción del resto de los elementos de la grúa, y la plataforma (23) desde el último tramo de torre mediante una grúa externa convencional para depositarlos en el suelo.