Torre híbrida con elementos autosustentables prefabricados y procedimiento de montaje

La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a una torre híbrida con elementos autosustentables prefabricados, idónea para soporte de aerogeneradores, caracterizada porque tiene un tramo inferior conformado por un número par de dovelas autosustentables, prefabricadas total o parcialmente de hormigón armado y/o pretensado como dos tipos conjugados diferentes, unas interiores y otras exteriores, ubicadas adyacentemente de forma alternada y unidas entre sí mediante unas aletas planas superpuestas con unas juntas intermedias entre ellas, verticalmente dispuestas en ambos laterales y en toda la altura de las dovelas autosustentables, y teniendo el cuerpo de las dovelas autosustentables una sección trapezoidal que va aumentando linealmente desde la parte superior hasta la parte inferior, conformando un extremo inferior de cada dovela autosustentable sensiblemente más ancho que el extremo superior.

Campo de la invención

La invención se refiere al campo de las torres híbridas, que incluyen al menos una parte realizada con elementos prefabricados total o parcialmente de hormigón armado y/o pretensado, con vahante de almas metálicas en las dovelas.

Estado actual de la técnica

Generalmente, las torres realizadas con elementos prefabricados de hormigón de suelen construir apilando anillos troncocónicos y tensándolos verticalmente mediante cables. En algunas ocasiones, estos anillos troncocónicos están formados por vahas piezas denominadas dovelas unidas lateralmente entre sí. Las dovelas son elementos prefabricados de hormigón armado que se unen entre sí formando un anillo troncocónico, o forma similar, y así lo consideraremos en esta memoria. En muchas ocasiones las dovelas también tienen que tensarse entre sí hohzontalmente mediante cables u otras uniones mecánicas. Ejemplos de este tipo de construcciones los podemos encontrar por ejemplo descritas en E13197473 "Dovela prefabricada de hormigón, torre de aerogenerador que comprende dicha dovela, aerogenerador que comprende dicha torre y procedimiento de montaje de dicho aerogenerador" WO2016156925 “Wind turbine tower section, windo turbine tower, and assembly method’, ES2408330 “Torre modular prefabricada” o en ES2650070 “Procedimiento de montaje de torres de hormigón de sección troncocónica” . Este tipo de dovelas presenta el gran problema de que necesitan, durante su montaje, de grúas auxiliares, puntales, u otro tipo de estructuras o medios de soporte, para mantener cada pieza vertical mientras se van colocando las demás, ya que hasta que no se cierra la sección con todas las dovelas no puede sustentarse por si misma sobre el suelo o la cimentación, como por ejemplo se describe en ES2435211 “Sistema para montaje de una torre prefabricada de hormigón comprendiendo una grúa telescópica autotrepante"

Otro problema que presentan es que su forma, con una sección curva o plana, tiene una reducida resistencia estructural por separado, necesitando de paredes gruesas, lo cual incrementa su peso y coste económico, y cables de postesado para reforzarlas, tanto horizontal como verticalmente, para aumentar su resistencia estructural, como por ejemplo se encuentra descrito en W003069099 “Wind turbine” o en ES2246734 “Torre modular prefabricada".

Queda manifiesto que, en el estado de la técnica actual, no se conocen torres con elementos prefabricados de hormigón autosustentables, configurados como piezas internas y externas, y que se apoyen unas sobre otras parcialmente permitiendo una unión mecánica que facilita el cierre desde el exterior y no precisa de segundas operaciones en montaje, como hormigonado de las juntas, ni de tiempos de espera y en las que la tolerancia de las piezas no es condicionante

Descripción de la invención

Para solventar la problemática existente en la actualidad en la construcción de torres híbridas, especialmente para aerogeneradores, mejorando el estado de la técnica actual se ha ideado la torre híbrida con elementos autosustentables prefabricados objeto de la presente invención, la cual está conformada por al menos un tramo inferior realizado con elementos prefabricados de hormigón, sobre el que se eleva al menos un tramo superior, que puede ser metálico o de hormigón, con un anillo de transición dispuesto entre ambos tramos, estando sustentado todo el conjunto sobre una cimentación.

El tramo comprende un número par de dovelas autosustentables, prefabricadas total o parcialmente de hormigón armado y/o pretensado y con una vanante de almas metálicas en las dovelas, de igual altura que la altura del tramo inferior, ubicadas adyacentemente de forma alternada y unidas entre sí mediante unas aletas planas superpuestas con unas juntas intermedias entre ellas, verticalmente dispuestas en ambos laterales y en toda la altura de las dovelas autosustentables y estando las dovelas autosustentables conformadas como dos modelos diferentes:

- unas dovelas interiores, cuyas aletas planas están dispuestas próximas a la cara de las dovelas interiores que da al interior del tramo inferior de la torre, y

- unas dovelas exteriores, cuyas aletas planas están dispuestas próximas a la cara de las dovelas exteriores que da al exterior del tramo inferior de la torre, siendo el número de dovelas interiores igual al número de dovelas exteriores, estando dispuestas dichas aletas planas de tal forma que, una vez ubicadas las dovelas autosustentables adyacentemente, alternando las dovelas interiores y las dovelas exteriores para conformar el tramo inferior, las aletas planas queden dispuestas sobre las aletas planas de forma paralela y en sensible contacto mediante las juntas intermedias, teniendo dichas aletas planas una inclinación hacia el interior con respecto al cuerpo de las dovelas autosustentables, y teniendo el cuerpo de las dovelas autosustentables una sección trapezoidal que va aumentando linealmente desde la parte superior hasta la parte inferior, conformando un extremo inferior de cada dovela autosustentable sensiblemente más ancho que el extremo superior.

La unión entre cada aleta plana de una dovela interior, y su adyacente aleta plana de una dovela exterior dispuesta sobre ella se realiza preferentemente mediante medios mecánicos.

En el extremo superior del tramo inferior se ubica un anillo de transición, pudiendo ser de hormigón prefabricado, hormigonado “in situ”, o metálico, como pieza de transición cubriendo el extremo superior de las dovelas autosustentables, y siendo el soporte del tramo superior de la torre, que puede ser metálico o también de hormigón.

Las dovelas autosustentables pueden tener unos recrecidos hacia el interior, en la parte superior de su pared más externa, y también en la parte inferior de su pared más externa, como refuerzo de los extremos en la zona de contacto con el anillo de transición y con la cimentación respectivamente.

Esta torre comporta un procedimiento característico de montaje que comprende - una fase de colocación de las dovelas interiores,

- en caso de que la unión entre las aletas planas comporte la utilización principal o complementaria de medios químicos, se realizará una fase de colocación del medio químico en una o ambas caras de las las aletas planas destinadas a estar en contacto,

- una fase de colocación de las dovelas exteriores,

- una fase de montaje del anillo de transición prefabricado, izándolo mediante una grúa y cubriendo el extremo superior de las dovelas autosustentables, y

- una fase de montaje del tramo superior, izándolo mediante una grúa y solidarizándolo con el anillo de transición prefabricado.

La fase de colocación de las dovelas interiores, comprende a su vez

- una operación de izado de las dovelas interiores, habitualmente desde una posición horizontal de partida en el suelo, hasta una posición vertical, a la distancia apropiada y en su punto de ubicación definitivo sobre la cimentación, utilizando una grúa solo para el izado, y dejando posteriormente las dovelas interiores soportadas sobre su base, no necesitando ningún soporte adicional ya que son autosustentables, y

- una operación de unión de la base de las dovelas interiores con la cimentación, mediante medios convencionales.

La fase de colocación de las dovelas exteriores comprende a su vez:

- una operación de izado de las dovelas exteriores desde la posición horizontal de partida en el suelo, hasta una posición vertical, en su punto de ubicación definitivo sobre la cimentación, y colocando una dovelas exterior entre cada dos dovelas interiores anteriormente colocadas, utilizando una grúa solo para el izado, y dejando posteriormente las dovelas exteriores soportadas sobre su base, y sobre las aletas planas de las dovelas interiores, no necesitando ningún soporte adicional ya que también son autosustentables,

- en caso de que la unión entre las aletas planas se realice mediante medios mecánicos, se realizará una operación de unión entre las aletas planas mediante medios mecánicos, y

- una operación de unión de la base de las dovelas exteriores con la cimentación, mediante medios convencionales. Ventajas de la invención

Esta torre híbrida con elementos autosustentables prefabricados que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante que las dovelas son autosustentables, no requiriendo de andamios, soportes, apuntalamientos o grúas auxiliares para su mantenimiento vertical durante las fases del montaje, simplificando el proceso de montaje y haciéndolo más rápido y económico.

Otra importante ventaja es la gran rigidez estructural que se obtiene al tener una sección trapezoidal de las dovelas, que permite eliminar la necesidad de cables de postesado exteriores a las dovelas, tanto verticales como horizontales, con el consiguiente ahorro de tiempo de construcción y simplificación del proceso de montaje.

También como consecuencia de la sección trapezoidal de las dovelas se obtiene una relación de menor peso para gran rigidez de las piezas, haciéndolas fácilmente transportables y manipulares.

Otra ventaja de la presente invención es que la unión mecánica entre las dovelas facilita el cierre desde el exterior y no precisa de segundas operaciones en montaje, como el hormigonado de las juntas en otro tipo de torres, ni de tiempos de espera y en las que la tolerancia de las piezas no es condicionante.

Destacar asimismo que el proceso de montaje de las dovelas es muy rápido.

Asimismo, otra ventaja añadida es que, al tratarse de elementos prefabricados de hormigón, la producción en serie permite reducir todavía más su coste económico.

Descripción de las figuras

Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferential de una torre híbrida con elementos autosustentables prefabricados.

En dicho plano la figura -1- muestra una vista general en perspectiva de una torre híbrida montada, en un ejemplo con seis dovelas. La figura -2- muestra una vista lateral de la parte inferior de la torre, con cuatro detalles ampliados de secciones a diferentes alturas, mostrando la evolución lineal creciente de la anchura de las dovelas, y por tanto la variación de la planta de la torre, en un ejemplo con seis dovelas.

La figura -3- muestra una vista general en perspectiva de una torre montada con un detalle ampliado del anillo prefabricado que se utiliza como pieza de transición entre el tramo inferior formado por las dovelas, y el tramo superior, en un ejemplo con seis dovelas.

La figura -4- muestra una vista general en perspectiva de las dovelas unidas entre sí, antes de colocar el anillo prefabricado, mostrando en un detalle ampliado el apoyo entre las dovelas interiores y exteriores, en un ejemplo con seis dovelas.

La figura -5- muestra un detalle de la unión mecánica entre dos dovelas antes de realizarse, detallando sus elementos y una vista seccionada de la torre con las uniones mecánicas entre dovelas ya realizadas, en un ejemplo con seis dovelas.

La figura -6- muestra unos detalles ampliados de una unión mecánica entre dos dovelas, antes y después de realizarse, detallando sus elementos

La figura -7- muestra tres vistas en perspectiva, desde diferentes ángulos, de las dovelas exteriores.

La figura -8- muestra tres vistas en perspectiva, desde diferentes ángulos, de las dovelas exteriores.

La figura -9- muestra una vista lateral de la parte inferior de la torre, en la realización alternativa con alma metálica, con tres detalles ampliados de secciones a diferentes alturas, mostrando la evolución lineal creciente de la anchura de las dovelas con alma metálica, y por tanto la variación de la planta de la torre, y un detalle ampliado de las inserciones de alma metálica de chapa corrugada en dos dovelas adyacentes, en un ejemplo con seis dovelas.

Realización preferente de la invención

La constitución y características de la invención podrán comprenderse mejor con la siguiente descripción hecha con referencia a las figuras adjuntas. Según puede apreciarse en la, figuras 1 , 2, 3, 4, 7, 8 y 9, se ¡lustra como la torre híbrida con elementos autosustentables prefabricados, idónea para soporte de aerogeneradores, está conformada por al menos un tramo inferior (1) realizado con elementos prefabricados de hormigón, sobre el que se eleva al menos un tramo superior (2), que puede ser metálico o de hormigón, con un anillo de transición (10) dispuesto entre ambos tramos, estando sustentado todo el conjunto sobre una cimentación (3).

El tramo inferior (1), característico de la invención, comprende un número par de dovelas (4,6) autosustentables prefabricadas de hormigón armado y/o pretensado, de igual altura que la altura del tramo inferior (1), ubicadas adyacentemente de forma alternada y unidas entre sí mediante unas aletas planas (5,7) superpuestas con unas juntas intermedias entre ellas, verticalmente dispuestas en ambos laterales y en toda la altura de las dovelas (4,6) autosustentables, y estando las dovelas (4,6) autosustentables conformadas como dos modelos diferentes:

- unas dovelas interiores (4), cuyas aletas planas (5) están dispuestas próximas a la cara de las dovelas interiores (4) que da al interior del tramo inferior (1) de la torre, y

- unas dovelas exteriores (6), cuyas aletas planas (7) están dispuestas próximas a la cara de las dovelas exteriores (6) que da al exterior del tramo inferior (1) de la torre, siendo el número de dovelas interiores (4) igual al número de dovelas exteriores (6), estando dispuestas dichas aletas planas (5,7) de tal forma que, una vez ubicadas las dovelas (4,6) autosustentables adyacentemente, alternando las dovelas interiores (4) y las dovelas exteriores (6) para conformar el tramo inferior (1), las aletas planas (7) queden dispuestas sobre las aletas planas (5) de forma paralela y en sensible contacto mediante las juntas intermedias, teniendo dichas aletas planas (5,7) una inclinación hacia el interior con respecto al cuerpo de las dovelas (4,6) autosustentables, y teniendo el cuerpo de las dovelas (4,6) autosustentables una sección trapezoidal que va aumentando linealmente desde la parte superior hasta la parte inferior, conformando un extremo inferior de cada dovela (4,6) autosustentable sensiblemente más ancho que el extremo superior. El número de dovelas (4,6) autosustentables siempre será par, teniendo el mismo número de dovelas interiores (4) que de dovelas exteriores (6).

Las juntas intermedias dispuestas entre cada aleta plana (5) de una dovela interior (4) y su adyacente aleta plana (7) de una dovela exterior (6), como se ¡lustra en la figura 6, están formadas, para cada par de aletas (5,7), como mínimo por una placa o banda de apoyo (15), dispuesta entre ambas en la superficie de mayor contacto, Esta placa o banda de apoyo (15) puede opcionalmente complementarse con una junta de estanqueidad (14), de material elástico, dispuesta entre ambas en la ranura resultante de la unión, en la parte más cercana al exterior de la torre, para bloquear la entrada de humedad, lluvia o suciedad en la unión. Tanto las placas o bandas de apoyo (15) como las juntas de estanqueidad (14) pueden venir ya incorporadas de fábrica en las dovelas (4,6), o bien alternativamente colocarse antes del montaje.

Como se ¡lustra en las figuras 5 y 6, la unión entre cada aleta plana (5) de una dovela interior (4), y su adyacente aleta plana (7) de una dovela exterior (6) dispuesta sobre ella se realiza preferentemente mediante medios mecánicos (13) elegidos del grupo formado por tornillos, tuercas, varillas roscadas, y remaches. En una realización más preferente de la invención, se utilizarán una pluralidad de tornillos, verticalmente dispuestos en el interior de cada aleta plana (7) de las dovelas exteriores (6), insertos parcialmente de forma solidaria en el hormigón, con la parte roscada emergiendo hacia el interior de la torre, y una pluralidad de perforaciones pasantes (12), verticalmente dispuestas en cada aleta plana (5) de las dovelas interiores (4), en posición y altura coincidentes con los tornillos. Está previsto también que, de manera alternativa o complementaria la unión pueda realizarse mediante medios químicos elegidos del grupo formado por resinas epoxy, materiales cementosos y grouts.

Como se ¡lustra en la figura 3, en el extremo superior del tramo inferior (1) se ubica un anillo de transición (10), pudiendo ser de hormigón prefabricado, hormigonado “in situ”, o metálico, como pieza de transición cubriendo el extremo superior de las dovelas (4,6) autosustentables, y siendo el soporte del tramo superior (2). Este anillo funciona como pieza de transición entre el tramo inferior formado por las dovelas (4,6) autosustentables y el tramo superior (2) .

En las figuras 4, 7 y 8 se ¡lustra especialmente como las dovelas (4,6) autosustentables tienen un recrecido (8) hacia el interior, en la parte superior de su pared más externa, y también asimismo tienen un recrecido (9) hacia el interior, en la parte inferior de su pared más externa, como refuerzo de los extremos en la zona de contacto con el anillo prefabricado y con la cimentación respectivamente.

La realización preferente de las dovelas (4,6) autosustentables está prevista que sea prefabricadas totalmente de hormigón, aunque está prevista también una realización alternativa de la invención, como se ¡lustra en la figura 9, en la que el hormigón se combina con partes de alma metálica (16), preferentemente de chapa corrugada, que se insertan total o parcialmente en el hormigón de alguna de las paredes laterales de las dovelas (4,6) autosustentables, haciendo que estas paredes estén formadas de hormigón y alma metálica, con el fin de aligerar y abaratar su construcción, sin reducir excesivamente su resistencia estructural. Está previsto asimismo que, también alternativamente, se puedan combinar dovelas (4,6) autosustentables realizadas enteramente en hormigón, con dovelas (4,6) autosustentables realizadas con alma metálica (16).

Esta torre comporta un procedimiento característico de montaje que comprende

- una fase de colocación de las dovelas interiores (4),

- en caso de que la unión entre las aletas planas (5,7) comporte la utilización principal o complementaria de medios químicos, se realizará una fase de colocación del medio químico en una o ambas caras de las las aletas planas (5,7) destinadas a estar en contacto,

- una fase de colocación de las dovelas exteriores (6),

- una fase de montaje del anillo de transición (10), izándolo mediante una grúa y cubriendo el extremo superior de las dovelas (4,6) autosustentables, y

- una fase de montaje del tramo superior (2), izándolo mediante una grúa y solidarizándolo con el anillo de transición (10).

La fase de colocación de las dovelas interiores (4), comprende a su vez

- una operación de izado de las dovelas interiores (4), habitualmente desde una posición horizontal de partida en el suelo, hasta una posición vertical, a la distancia apropiada y en su punto de ubicación definitivo sobre la cimentación (3), utilizando una grúa solo para el izado, y dejando posteriormente las dovelas interiores (4) soportadas sobre su base, no necesitando ningún soporte adicional ya que son autosustentables, y

- una operación de unión de la base de las dovelas interiores (4) con la cimentación (3), mediante medios convencionales. La fase de colocación de las dovelas exteriores (6) comprende a su vez:

- una operación de izado de las dovelas dovelas exteriores (6), habitualmente desde una posición horizontal de partida en el suelo, hasta una posición vertical, en su punto de ubicación definitivo sobre la cimentación (3), y colocando una dovelas exterior (6) entre cada dos dovelas interiores (4) anteriormente colocadas, utilizando una grúa solo para el izado, y dejando posteriormente las dovelas exteriores (6) soportadas sobre su base, y sobre las aletas planas (5) de las dovelas interiores (4), no necesitando ningún soporte adicional ya que también son autosustentables,

- en caso de que la unión entre las aletas planas (5,7) se realice mediante medios mecánicos, se realizará una operación de unión entre las aletas planas (5,7) mediante medios mecánicos, y

- una operación de unión de la base de las dovelas exteriores (6) con la cimentación (3), mediante medios convencionales.

En las figuras adjuntas se ha ejemplarizado una torre con un número total de seis dovelas, tres dovelas interiores (4) y tres dovelas exteriores (6), pero la invención es aplicable igualmente para cualquier número par del total de dovelas.

La persona experta en la técnica comprenderá fácilmente que puede combinar características de diferentes realizaciones con características de otras posibles realizaciones, siempre que esa combinación sea técnicamente posible.

Toda la información referida a ejemplos o modos de realización forma parte de la descripción de la invención.