CAMPO TECNICO DE LA INVENCION La presente invención se engloba en el campo de las estructuras verticales compuestas de varios tramos superpuestos, en concreto las torres de hormigón de varios tramos, como son las que configuran las torres o mástiles de los aerogeneradores.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

En la actualidad son ampliamente conocidos múltiples y variados tipos de torres para la sustentación de aerogeneradores o para otras aplicaciones. La tendencia tecnológica de aumento de potencia unitaria de los aerogeneradores implica la utilización de palas de mayores dimensiones, lo que inevitablemente conduce a mayores cargas sobre la estructura. Asimismo, la saturación de los emplazamientos con mejores condiciones de viento obliga a la instalación de nuevos parques en lugares con vientos más bajos, lo que también obliga al uso de palas de mayor tamaño para capturar más viento, y a la búsqueda de alturas de buje más elevadas a fin de encontrar mayores velocidades de viento en cotas más altas.

Todo lo mencionado implica arranques más tempranos, para que los aerogeneradores comiencen a producir energía con velocidades de viento inferiores, y unas velocidades de giro de rotor más lentas, en torno o, incluso, por debajo de 10 rpm. Esto redunda en la necesidad de disponer de estructuras más altas, más resistentes y con exigencias de comportamientos dinámicos más estrictas, lo cual supone un reto cada vez mayor con las soluciones y los materiales actualmente disponibles en el mercado.

Una de las soluciones cada vez más frecuentes para los aerogeneradores de mayor potencia son las torres que emplean para su construcción elementos prefabricados de hormigón. El hormigón es un material robusto que puede soportar grandes cargas, por lo que resulta una solución atractiva desde el punto de vista de las cada vez mayores cargas transmitidas por las turbinas eólicas. No obstante, por su propia naturaleza, exige espesores muy superiores a los del acero, lo cual tiende a rigidizar la estructura, en contra de lo requerido por los grandes generadores ubicados a grandes alturas.

Se conoce la patente ES2272954T3 en la que se expone una torre de varios tramos o secciones de hormigón prefabricado y de forma prismática o cilindrica, estando cada tramo formado por varios segmentos superpuestos uno sobre otro poniendo en contacto la cara inferior de un tramo con la cara superior del tramo adyacente, dejando un espacio que se rellena con mortero a modo de junta horizontal sellante. Una solución análoga se expone en el modelo de utilidad ES1058539U, donde además de mortero, otra opción es que los tramos consecutivos se ensamblen mediante un encaje por machihembrado.

En la patente ES2326010B2 se expone una torre de varios tramos o secciones de hormigón prefabricado, en donde los tramos consecutivos se unen mediante varias barras con relleno de mortero. Una configuración similar se muestra en la patente ES2704624T3, en la que el relleno es de hormigón. Las realizaciones de las patentes aquí arriba comentadas presentan el inconveniente de que la aplicación de las juntas horizontales entre tramos es una operación añadida a realizar durante la fase de montaje de la torre.

Ha habido algunos intentos de mejorar las técnicas de unión entre tramos de las torres desarrollando tecnologías sin junta, como se expone en la patente WO201421927A2, en la que el hormigonado conjugado de un tramo contra el siguiente evita disponer ningún tipo de junta al garantizar que el apoyo será correcto. También se conoce la patente ES2643088T3 en la que se expone que se mecanizan las superficies en contacto de los tramos adyacentes hasta obtener las tolerancias adecuadas que permitan el apoyo entre los tramos sin material adicional entre ellos.

Todas las uniones entre tramos de torres de hormigón citadas mantienen una elevada rigidez entre los tramos, pues habitualmente se busca que el material de unión mantenga las propiedades mecánicas propias del hormigón, lo que implica bien una labor previa de mecanizado o bien una operación añadida de vertido o conformado durante el montaje de la torre. Se hace necesaria una unión entre tramos de hormigón de torres que sea de fácil instalación y permita una cierta flexibilidad entre los tramos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención queda establecida y caracterizada en la reivindicación independiente, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma. El objeto de la invención es una torre de tramos de hormigón unidos entre si. El problema técnico a resolver es configurar dicha unión de los tramos para que sea de fácil instalación y permita diseñar una torre con un determinado comportamiento dinámico.

A la vista de lo anteriormente enunciado, la presente invención se refiere a una torre de hormigón de varios tramos. Con "tramo" se quiere significar una sección o parte, de manera que la conjunción de varios tramos superpuestos da lugar a la configuración pretendida.

Cada tramo es de configuración anular y comprende una cara inferior, una cara superior, una cara interior y una cara exterior. La configuración anular puede ser de cualquier tipo, normalmente son de tipo cilindrico o de tipo prismático regular, aunque pudiera ser cualquier otro. Con las denominaciones espaciales "inferior", "superior", "interior" y "exterior" se quiere significar las habitualmente aceptadas cuando la torre y sus tramos están montados en su posición final sobre un piso aproximadamente horizontal .

Cada tramo queda dispuesto superpuesto con un tramo adyacente, la cara inferior de un tramo queda superpuesta a la cara superior del tramo adyacente, como se conoce en el estado de la técnica.

Caracteriza a la torre el que la cara inferior y la cara superior son planas, se dispone una junta de configuración anular en contacto con la cara inferior y la cara superior de tramos adyacentes, siendo la junta de material polimérico.

De esta manera, los tramos quedan superpuestos con una junta de material polimérico entre dichos tramos, de configuración anular similar a la de las caras inferior y superior de tramos adyacentes, siendo el asiento de dicha junta en cada cara inferior o superior de configuración plana, es decir, el apoyo de la junta es plano. La junta es normalmente de caras planas, aunque pudiera ser de caras curvas o combinadas, pues la elasticidad del material y el peso de los tramos hace que el asiento de la junta entre los tramos quede asegurado. Se puede disponer una única junta o bien varias juntas superpuestas.

Una ventaja en linea con el objeto de la invención es que la junta es de fácil instalación, pues no hay más que depositarla en la cara inferior o superior, pudiendo realizar esta labor a nivel de suelo y no en altura.

Otra ventaja también en linea con el objeto de la invención es que permite diseñar la torre con el comportamiento dinámico que se requiera, pues la selección del material polimérico de la junta y sus dimensiones permite hacer que la torre se comporte como se desee frente a la flexión, la torsión y las vibraciones.

Otra ventaja es que la junta es sencilla de elaborar y económica, pues no implica más que la elaboración anular de un material polimérico conocido.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.

La figura 1 representa una vista de perfil de un aerogenerador con una torre de varios tramos.

La figura 2 representa una sección transversal de dos tramos adyacentes con una junta, próximos y separados, mostrándose en la figura 3 en su posición final montada.

La figura 4 representa una vista en planta de la junta de las figuras 2 y 3.

La figura 5 representa la junta de las figuras 2 y 3 pero compuesta por varios segmentos.

La figura 6 representa una sección transversal parcial de dos tramos adyacentes con una junta cuando cada tramo incluye orificios verticales.

La figura 7 representa una sección transversal parcial de dos tramos adyacentes con una junta cuando un tramo incluye una barra que se introduce en el tramo adyacente.

La figura 8 representa una vista en planta parcial de la junta de las figuras 6 y 7.

La figura 9 representa un montaje de dos tramos adyacentes con la junta instalada en el tramo inferior.

La figura 10 representa un montaje de dos tramos adyacentes con la junta dispuesta en el tramo superior. EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

En la figura 1 se muestra un aerogenerador cuya torre o mástil (1) está compuesto por varios tramos (2). En la porción inferior (I) los tramos (2) están compuestos por varias partes o gajos, desde dos hasta los que sean necesarios, estando unidos dos gajos consecutivos mediante una junta vertical, dispuestos de manera que la junta vertical quede alternada entre tramos (2) adyacentes, siendo un ejemplo pues puede quedar alineada o de otra manera; en la porción media (M) los tramos (2) son de una única pieza; la porción superior (S) es una sola pieza de acero, con el fin de mostrar que la invención es válida para cualquier tipo de torre (1), como la expuesta del aerogenerador que se conoce como de tipo híbrido, pues no sólo incluye un material de los tramos (2), hormigón, sino también acero.

Asi, las porciones inferior (I) y media (M) de la configuración de la figura 1 muestra una torre de hormigón

(1) de varios tramos (2), cada tramo (2) es de configuración anular y comprende una cara inferior (2.1), una cara superior (2.2), una cara interior (2.3) y una cara exterior (2.4), como se detalla en las figuras 2 y 3. Cada tramo (2) queda dispuesto superpuesto con un tramo

(2) adyacente, la cara inferior (2.1) de un tramo (2) queda superpuesta a la cara superior (2.2) del tramo (2) adyacente, figura 3. La cara inferior (2.1) y la cara superior (2.2) son planas, se dispone una junta (3) de configuración anular en contacto con la cara inferior (2.1) y la cara superior (2.2) de tramos (2) adyacentes, figuras 2 y 3, siendo la junta (3) de material polimérico. En las figuras 2, 3, 6, 7, 9 y 10 se muestra una única junta (3), aunque pudieran disponerse varias juntas superpuestas; por ejemplo, si se tienen varias juntas (3) de un cierto espesor y se necesita cubrir un espesor mayor, para lo que no es necesario elaborar una nueva junta (3) con el espesor total, sino que se pueden apilar varias juntas (3) cuya suma de espesores sea el espesor deseado.

Se comprueba de manera ventajosa que si el módulo de elasticidad del material polimérico es menor o igual a 2.000 MPa, el comportamiento dinámico de la torre (1) es controlable y ajustable de manera sencilla de acuerdo al valor de módulo de elasticidad que se elija, sobre todo combinado con el espesor del material como se explica en el ejemplo de la realización aquí más abajo. En concreto, el material polimérico es uno de los siguientes o una combinación de los mismos: caucho, poliamida, politetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, poliuretano, poliamida y policarbonato. Opcionalmente, cualquiera de ellos o cualquier combinación puede incluir fibras de refuerzo. De esta manera, se puede disponer de los materiales conocidos, tanto en su manera virgen y única, como combinación de ellos, incluso con algún reciclado, ajustando el módulo de elasticidad según el caso.

Otra opción es que la junta (3) tiene un espesor de entre 4 mm y 40 mm, siendo este rango uno comprobado como adecuado.

Otra opción es que la junta (3) tiene un coeficiente de rozamiento de entre 0,05 y 0,75, normalmente proveniente de la rugosidad de la junta (3). El coeficiente de rozamiento se considera como la relación entre la fuerza normal que actúa entre dos superficies y el rozamiento máximo entre ambas superficies.

La junta (3) puede ser de una única pieza, figuras 2, 3, 4, 6 a 10, formando un anillo continuo, o puede estar configurada por varios segmentos (3.1), figura 5, a modo de anillo partido, lo cual es conveniente cuando es de un cierto tamaño que hace difícil su manipulación si fuera una única pieza, como en el caso de los aerogeneradores en los que la junta (3) puede alcanzar varios metros de diámetro.

Otra opción es que cada tramo (2) incluye orificios verticales (2.5) pasantes entre la cara inferior (2.1) y la cara superior (2.2). En concreto, cada orificio vertical (2.5) incluye una abertura cónica o piramidal (2.6) a la cara inferior (2.1) y una proyección tubular (2.7) desde la cara superior (2.2), figura 6, o viceversa, no mostrado en las figuras, una abertura cónica o piramidal (2.6) a la cara superior (2.2) y una proyección tubular (2.7) desde la cara inferior (2.1); de manera que la abertura cónica o piramidal (2.6) de un tramo (2) se puede alojar en la proyección tubular (2.7) del tramo (2) adyacente, figura 6. En las figuras 9 y 10 se muestran estas configuraciones, dibujando sólo un orificio vertical (2.5) por tramo (2), por claridad, antes de ensamblarse dos tramos (2), estando los orificios verticales (2.5) agrupados de cuatro en cuatro, lo cual es una realización, aunque pudiera ser cualquier otra, como orificios verticales (2.5) equidistantes, en otros grupos, de manera asimétrica, etc. Los orificios verticales (2.5) suelen utilizarse para que por su interior discurran cables o similares, no representados, a modo de tirantes y con posibilidad de regulación con el fin de modificar la rigidez de la torre (1), como es conocido en el estado de la técnica.

Otra opción es que cada tramo (2) incluye una barra vertical (2.8) de acero corrugado inserta entre la cara interior (2.3) y la cara exterior (2.4), que se proyecta desde la cara inferior (2.1), y un alojamiento (2.9) desde la cara superior (2.2), figura 7, o viceversa, no mostrado en las figuras, una barra vertical (2.8) que se proyecta desde la cara superior (2.2), y un alojamiento (2.9) desde la cara inferior (2.1); de manera que la barra vertical

(2.8) de un tramo (2) se puede alojar en el alojamiento

(2.9) del tramo (2) adyacente, figura 7.

En estas configuraciones opcionales descritas la junta (3) debe corresponderse con los orificios verticales (2.5) o las barras verticales (2.8), con lo que la junta (3) incluye perforaciones (3.2) en correspondencia con cada orificio vertical (2.5) o cada barra vertical (2.8).

Ejemplo

Como ejemplo de lo anterior se muestran los resultados de las primeras y segundas frecuencias naturales (en Hz) obtenidos al emplear en la ejecución de las juntas (3) materiales de distintas características mecánicas en el caso de un aerogenerador eólico de 5 MW de potencia instalado en una torre de hormigón (1) de 90 metros de altura de buje. El valor de 38.000 MPa corresponde una junta de hormigón como se conoce en el estado de la técnica, los valores de 2.000 a 50 MPa corresponden a juntas (3) de material polimérico como los de la invención.

Puede apreciarse que una junta (3) de material polimérico de relativo alto módulo de elasticidad, 5.000 MPa, tiene un comportamiento similar a una junta de hormigón. A medida que se utilizan juntas (3) con menores módulos de elasticidad el comportamiento de la torre (1) va cambiando, pudiendo ajustarse a voluntad y según la aplicación requerida.