SISTEMA DE SUJECIÓN DE ESTRUCTURAS TREPADORAS A CUERPOS VERTICALES

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con las construcciones a grandes alturas, refiriéndose a un sistema de sujeción de estructuras trepadoras a cuerpos verticales, como pueden ser las torres de los aerogeneradores, con el fin de permitir ¡zar y descender piezas y/o utillaje de manera cómoda y sin necesidad de utilizar máquinas independientes de elevación, como grúas de cualquier tipo. En dicho concepto, el campo de aplicación particular de la invención es la industria eólica, si bien puede aplicarse en otros ámbitos industriales sin limitación.

Estado de la técnica

Para la elevación de cargas en las construcciones a grandes alturas, tales como el montaje constructivo o el cambio de componentes de aerogeneradores, se emplean habitualmente grúas, que constituyen con su pluma una estructura independiente a la construcción sobre la que se quiere dejar o coger la carga. De dicha pluma cuelga un gancho suspendido de un cable que normalmente lleva un sistema de reenvíos para multiplicar la carga que puede ¡zar el cabrestante. Dicho gancho se une a la carga a ¡zar mediante cinchas con las que se rodean las piezas a ¡zar, o cadenas que se pasan por unos cáncamos de izado o un balancín o utillaje diseñado específicamente para el izado del componente que se trate.

El estado de la técnica recoge un documento US2021270242 que divulga un dispositivo de izado de grandes componentes que permite alcanzar grandes alturas Contiene un collar de despliegue de las cinchas alrededor de la torre sobre la que va a trepar guiado por un carrito magnético, zapatas de fricción en un solo sector de la torre, sistema de acercar y alejar los collares en relación a la estructura telescópica trepante y bloqueo de la cincha mediante un trinquete en el tambor que sujeta el tambor. Este collar presenta por su diseño, los siguientes problemas o limitaciones:

• Carrito magnético: no puede utilizarse en torres que no sean de acero. En caso de estar la superficie mojada, el control del carrito es muy complejo y poco fiable.

• Zapatas en un solo sector de torre. Al no estar distribuidas alrededor de todo el perímetro de la torre, las tensiones transmitidas a la torre son mayores impidiendo la elevación de cargas de alto tonelaje.

• la maniobra de tensado y destensado de cincha produce un movimiento horizontal del carro de tensado que obliga a incorporar un dispositivo adicional lineal de acercar y alejar tramos.

• Bloqueo mediante trinquete: debido a las fuerzas de tensado transmitidas a la cincha al aplicar carga sobre los actuadores de las zapatas, se produce un efecto indeseado de compactación del bobinado de la cincha en el tambor que impide llegar a la presión en las zapatas antes de haber consumido el recorrido de los cilindros de las zapatas.

Por otro lado, el documento US 2020256318 divulga un collar de fricción que rodea la torre por la que se trepa, que presenta como principal problema la imposibilidad de superar obstáculos o salientes de la propia torre, ya que siempre rodea la torre en un estado de tensado o destensado, no pudiendo separarse más distancia de la torre que lo que le permiten las ruedas del carro. Este detalle es clave ya que multitud de torres de aerogeneradores presentan anemómetros, luces de aviación, trampillas, rejillas de ventilación, etc, que sobresalen de la superficie de la torre y producirían un trabado del collar.

El documento US2019219035 propone una solución que mejora la técnica de izado, utilizando estructuras trepadoras que se sujetan sobre la torre de aerogenerador, estableciéndose la sujeción mediante correas estructurales provistas con cinchas que se abren y se cierran secuencialmente para permitir que la estructura trepadora se eleve y/o descienda a lo largo del cuerpo vertical. En este caso, las cinchas de las correas rodean el perímetro del cuerpo vertical y un mecanismo las tensa para sujetar la estructura trepadora. De igual modo al documento US 2020256318, divulga unos collares que están siempre rodeando la totalidad de la torre impidiendo superar obstáculos. En esta invención, además, no queda resuelto como evitar que la cincha se quede cruzada estando destensada y activando el movimiento de trepado.

Por los problemas e inconvenientes mencionados, es evidente que se hace necesario el desarrollo de una solución que optimice el proceso de amarre de estructuras trepantes por fricción a la torre para permitir el izado de piezas de alto tonelaje a grandes alturas, a la vez que garantice la segundad e integridad de los elementos componentes del sistema y los operarios. Objeto de la invención

Para eliminar los inconvenientes de las técnicas conocidas, según la presente invención se propone un sistema de sujeción de estructuras trepadoras a cuerpos verticales, como la torre de los aerogeneradores, consiguiéndose unas condiciones que permiten garantizar de unas manera ventajosa la integridad y segundad de los componentes que se manejan durante el proceso de izado y descenso de piezas en construcciones de grandes alturas, ya que la estructura trepadora permite sujetar e ¡zar las piezas de manera robusta sobre el cuerpo vertical al que se sujeta.

Este sistema objeto de la invención comprende unas estructuras de sujeción fijadas a una estructura trepadora de las empleadas para elevar o descender un elemento sujeto a dicha estructura trepadora a lo largo del cuerpo vertical mediante la extensión y recogida de la estructura trepadora en combinación con un movimiento de cierre y apertura de las estructuras de sujeción. Cada estructura de sujeción comprendiendo una abrazadera abierta con unas zapatas de ajuste por presión al cuerpo vertical, con una mordaza de preajuste de las zapatas al perímetro de la estructura vertical, comprendiendo la abrazadera un brazo articulado configurado para el cierre y apertura de la abrazadera alrededor de la estructura vertical, y con una cincha que apoya sobre las zapatas para presionarlas contra el cuerpo vertical por tensado mediante un conjunto bloqueador configurado para enrollar y bloquear la cincha para determinar la presión sobre las zapatas y establecer la sujeción de la estructura trepadora en el cuerpo vertical.

De esta forma se realiza un preajuste mediante la abrazadera con el movimiento de la mordaza y el cierre del brazo que asegura el posicionamiento de la abrazadera y mediante el tensado con la cincha se realiza el ajuste para fijación y bloqueo de las estructuras de sujeción durante el movimiento de la estructura trepadora.

Gracias a esta configuración es posible abrir la mordaza durante la apertura de las estructuras de sujeción en el movimiento de extensión o recogida de la estructura trepadora, a diferencia del estado de la técnica en el que la estructura de sujeción está formada por una correa o cincha que se tensa o destensa para para producir la sujeción pero que durante el izado y descenso se mantiene cerrada rodeando al cuerpo vertical. Esta característica permite salvar los salientes como pueden ser balizas de señalización o cables tensores que presentan determinados aerogeneradores, o evitar el roce y el consecuente desgaste de las correas o cinchas durante el movimiento, que además siendo las zapatas las que realizan el contacto con el cuerpo vertical, se evita el rozamiento del contacto directo de la cincha.

Según una característica de la invención, la cincha apoya y ejerce presión sobre las zapatas mediante un porta-cinchas, teniendo un porta-cinchas asociado a al menos una zapata correspondiente.

Con esta configuración se consigue ejercer una presión homogénea y mantener la cincha de ajuste en una posición guiada, para garantizar una óptima sujeción de la correa generando una tensión que se transforma en presión sobre las zapatas, aplicándolas contra la superficie del cuerpo vertical con una fuerza que permite sujetar firmemente la estructura trepadora sin riesgo de desprendimiento.

Según otra característica de la invención, el cierre de la abrazadera se establece mediante un sistema de cierre de fijación del brazo articulado al porta-cinchas emplazado en la posición opuesta al extremo fijo del brazo articulado.

Así, el brazo articulado en posición abierta de la abrazadera se mantiene recogido y para el cierre el brazo articulado, preferentemente mediante una rueda se desplaza deslizando alrededor del cuerpo vertical hasta que hace tope contra el porta-cinchas, en el cual se fija.

Preferentemente, el sistema de cierre comprende unas piezas de encaje preferentemente fijadas al porta-cinchas, y al menos un bulón actuado por motor, y configurado dicho bulón para sujetar unos engarces del extremo libre del brazo articulado. Esta configuración proporciona mayor segundad al cierre de la abrazadera.

Según otro aspecto de la invención, el conjunto bloqueador comprende un tambor que enrolla y desenrolla a la cincha para aplicarle tensión, y un cilindro con ojal por el que pasa la cincha, el cilindro con ojal con un piñón que es desplazado por un actuador lineal a lo largo de una cremallera hasta una posición de tope.

La tensión ejercida por un dispositivo de enrollamiento como puede ser el tambor, puede que no sea suficiente para fijar las estructuras de sujeción para ciertas aplicaciones en las que se requiere soportar grandes esfuerzos. Para ello, el cilindro con ojal establece un enrollado adicional en el propio cilindro que incrementa la tensión de la cincha y en consecuencia la presión ejercida hacia las zapatas.

Adicionalmente de forma preferente, el cilindro con ojal comprende un sistema de bloqueo para su bloqueo en la posición de tope comprendiendo el cilindro una geometría en correspondencia con al menos una pieza de bloqueo situada en el final de carrera de la cremallera en la que encaja por acción del actuador lineal. De esta forma se asegura que la cincha no se destense.

Si además se quiere dotar al sistema de un mayor tensado de seguridad de sujeción, está previsto que la abrazadera, en al menos un punto de su perímetro, comprenda un sistema tensor para aplicar empuje hacia afuera sobre la cincha para incrementar la presión sobre las zapatas, siendo dicho sistema tensor preferentemente con un cilindro con un pistón que por medio de una biela empuje sobre la cincha hacia afuera cuando ésta se encuentra bloqueada. Entendiéndose como “hacia afuera” a la posición opuesta al cuerpo vertical, es decir desde dicho cuerpo vertical hacia el exterior.

Preferentemente, la mordaza comprende un larguero transversal en su parte más próxima al cuerpo vertical, intercalado entre dos pinzas de la mordaza, comprendiendo una articulación intermedia de desplazamiento de una zapata asociada a dicho larguero transversal.

De esta manera, y estando preferentemente motorizada dicha articulación, se permite separar la zapata del cuerpo vertical evitando el roce de la zapata y los posibles resaltes o balizas dispuestos en la superficie del cuerpo vertical.

Por todo ello, el sistema preconizado resulta de unas características que lo hacen ventajoso, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la función de aplicación a la que está destinado, permitiendo evitar la necesidad de utilizar máquinas elevadoras de gran envergadura y costes de mantenimiento en construcciones de grandes alturas, como el montaje constructivo de aerogeneradores.

Descripción de las figuras

Para ayudar a una mejor comprensión de la funcionalidad de la invención, se adjuntan a la descripción unos dibujos de carácter ilustrativo, que no son limitativos.

La figura 1 muestra en perspectiva un ejemplo de conjunto estructural trepador que comprende un sistema de sujeción según el sistema objeto de la invención.

La figura 2 es una vista en perspectiva del sistema de sujeción objeto de la invención con la abrazadera abierta con un brazo articulado de cierre en posición abierta.

La figura 3 es una vista en perspectiva del sistema de sujeción objeto de la invención con la abrazadera abierta con un brazo articulado de cierre en una posición intermedia.

La figura 4 es una vista en perspectiva del sistema de sujeción objeto de la invención con la abrazadera cerrada con un brazo articulado de cierre en la posición final de cierre.

La figura 5 es una vista como la anterior, pero desde la parte posterior del sistema de sujeción, en este caso la abrazadera cerrada para un cuerpo vertical de menor diámetro.

La figura 6 es una vista en planta de la estructura de sujeción objeto de la invención.

La figura 7 es una perspectiva esquemática del mecanismo de cierre de la abrazadera de la estructura de sujeción, en el instante anterior al acoplamiento del brazo articulado para el cierre de la abrazadera.

La figura 8 es una vista en planta de una zapata y su mecanismo de tensado adicional.

La figura 9 muestra una perspectiva del conjunto bloqueador con el cilindro con ojal bloqueado.

La figura 10 es una vista en planta del conjunto bloqueador con el actuador que actúa sobre el cilindro con ojal en la posición inicial previa al tensado.

La figura 11 es una vista en planta del conjunto bloqueador como la anterior, pero con el actuador en el final de carrera con el cilindro con ojal en su posición bloqueada como en la figura 9.

Descripción detallada de la invención

De acuerdo con la presente invención, se propone un sistema para la sujeción de estructuras trepadoras (3) sobre cuerpos verticales, para la realización de construcciones de gran altura o tareas de mantenimiento, como puede ser en aerogeneradores, en donde el cuerpo vertical sobre el que se realiza el trepado es la torre del aerogenerador.

Para la realización del trepado con el sistema de la invención se utilizan unas estructuras de sujeción (C1 , C2, C3 y C4) pudiendo vahar en número según las exigencias de la instalación. Cada una de las cuales comprende, como muestran las figura 1 a 6, una mordaza (1) y una abrazadera (2), de manera que con la mordaza (1) se establece un preajuste de la estructura de sujeción (C1 , C2, C3, C4) sobre el cuerpo vertical o torre de aerogenerador, estando las estructuras de sujeción (C1 , C2, C3, C4) fijadas, preferentemente mediante soldadura a la estructura trepadora (3). Mientras que con la abrazadera (2) se establece un abrazado de sujeción sobre el cuerpo vertical en el que se realiza el trepado.

La mordaza (1) comprende, un juego de pinzas (1.1), preferentemente con un larguero transversal (1.2) intercalado entre ellas, estando formado dicho larguero transversal (1.2) por unos segmentos unidos mediante una articulación (1.3), que se desplaza mediante la extensión de uno de los dos largueros (1.2) con un actuador, formando un conjunto articulado que permite la adaptación de la mordaza (1) a cualquier diámetro que posea el cuerpo vertical en el que se sujete.

Por otro lado, la abrazadera (2) incorpora unas zapatas (4) destinadas para apoyar directamente sobre la superficie del cuerpo vertical. De forma que la abrazadera (2) comprende preferentemente tres zapatas (4) estando una zapata (4) vinculada a una pinza (1.1) y opuesta a la misma otra zapata (4) vinculada a la otra pinza (1.1), y la tercera zapata (4) vinculada al larguero transversal (1.2). De modo que, en un primer paso, las pinzas (1.1) de la mordaza (1) se accionan por un actuador correspondiente de cada pinza (1.1) ajustando las zapatas (4) laterales, y el larguero transversal (1 .2) con la articulación (1 .3) desplaza la zapata (4) posterior, proporcionando un preajuste de la abrazadera (2) al cuerpo vertical.

La abrazadera (2) comprende además un brazo articulado (6), mediante el cual se puede cerrar y abrir la misma sobre el perímetro del cuerpo vertical, yendo apoyada sobre las zapatas (4) una cincha (7), la cual parte de un extremo del brazo articulado (6) y atraviesa unos porta- cinchas (8) hasta llegar a un conjunto bloqueador (9) que tira de dicha cincha (7) para transmitir a las zapatas (4) un empuje de presión que asegura la sujeción de la estructura trepadora (3) sobre el cuerpo vertical.

El brazo (6) articulado comprende dos segmentos (6.1) unidos mediante una articulación (6.2) motorizada o movida por un actuador lineal, estando uno de los extremos de dicho brazo articulado (6) preferentemente fijado al extremo de una de las pinzas (1.1) de la mordaza (1) mediante una articulación motorizada, mientras que el otro extremo queda libre para cerrar y abrir la abrazadera (2).

Por lo tanto, en un segundo paso, una vez realizado el preajuste, la abrazadera (2) se cierra mediante el brazo articulado (6) que se desplaza alrededor del cuerpo vertical hasta un tope de fijación de la abrazadera (2). Para facilitar el movimiento de cierre y apertura de la abrazadera (2), el extremo libre del brazo articulado (6) incorpora una rueda (6.3) con la que apoya sobre la superficie del cuerpo vertical. Como se puede ver en la figura 7 el brazo articulado (6) posee en su extremo libre unos engarces (6.4) huecos, en los cuales se engancha un extremo de la cincha (7).

El cierre de la abrazadera (2) se establece mediante un sistema de cierre (10), comprendiendo dicho sistema de cierre (10) unas piezas de encaje (10.1) de los engarces (6.4) y un bulón (10.2) actuado por actuadores (10.3), el cual se inserta en el hueco de los engarces (6.4) para mantener cerrada la abrazadera (2). Como se puede observar en la figura 7, las piezas de encaje (10.1) preferentemente comprenden un tope que establece el posicionamiento de los engarces (6.4) para centrarlos con respecto al movimiento del bulón (10.2). Además, está previsto que se disponga un bulón (10.2) con su correspondiente actuador (10.3) para fijación por la parte superior y otro por la parte inferior del extremo libre del brazo articulado (6).

De esta manera queda establecido un preajuste de las zapatas (4) con la abrazadera (2) completamente cerrada.

Tal y como se representa en la figura 8, las zapatas (4) van distribuidas en grupos (4.1), los cuales se unen entre sí mediante unas ballestas (4.2) por cuyos extremos pasan unos ejes (4.3) basculantes que dan libertad de movimiento para que las zapatas (4) se puedan adaptar a la superficie del cuerpo vertical. Según la realización preferente mostrada en dicha figura 8, cada grupo de zapata (4.1) se agrupa dos a dos, comprendiendo una segunda ballesta (4.2’) que une en articulación cuatro grupos de zapatas (4.1). A su vez, comprende una tercera ballesta (4.2”) que une en articulación dos grupos de cuatro zapatas (4.1).

Sobre las terceras ballestas (4.2”) pasa la cincha (7), la cual se apoya e introduce en los porta- cinchas (8) que van sobre las zapatas (4), comprendiendo un porta-cinchas (8) por cada zapata (4), es decir, en el ejemplo mostrado con tres porta-cinchas (8). De modo que los porta- cinchas (8) sostienen y guían a la cincha (7).

Es en este momento, cuando la cincha (7) se recoge en un conjunto bloqueador (9). Dicho conjunto bloqueador (9), como se puede ver en las figuras 9-11 , comprende un tambor (9.2) motorizado que enrolla o desenrolla la cincha (7), de forma que al enrollar la cincha (7) ejerce tensión sobre la misma, y al apoyar esta sobre los porta-cinchas (8) presiona estos contra la tercera ballesta (4.2”) que transmite la presión a las zapatas (4) realizando el ajuste de sujeción y bloqueo necesario para sujetar la estructura trepadora (3) al cuerpo vertical.

Sin embargo, puede que dicho bloqueo no sea suficiente para ciertas aplicaciones o se desee implantar mayor seguridad. En este caso, el conjunto bloqueador (9) comprende un cilindro con ojal (9.1), por el que pasa la cincha (7), en tanto que un piñón (9.3) conectado al cilindro con ojal (9.1) y que circula por una cremallera (9.4) impulsado por un actuador lineal (9.5) se desplaza provocando el giro del cilindro con ojal (9.1) enrollando la cincha (7) y en consecuencia aplicando una tensión adicional a la cincha (7) que provoca un mayor ajuste y bloqueo de seguridad de las zapatas (4).

Dicho cilindro con ojal (9.1) se desplaza hasta el final de carrera del actuador lineal (9.5) quedando bloqueado por la retención establecida por dicho actuador lineal (9.5).

Sin embargo, según una opción de diseño, el cilindro con ojal (9.1) se desplaza hasta encajar en una pieza de bloqueo (9.6), de manera que el cilindro con ojal (9.1) tiene una geometría en correspondencia con la pieza de bloqueo (9.6) que establece una retención de bloqueo que mantiene tensada a la cincha (7) con mayor seguridad que con el freno proporcionado por el motor del tambor (9.2) o el actuador lineal (9.5) del cilindro con ojal (9.1).

Si bien lo anteriormente descrito es la realización preferente, según una realización alternativa, podría bloquearse la cincha (7) mediante un motor que girara el cilindro con ojal

(9.1) y un segundo actuador que entrara de forma transversal con un bulón o una herradura a bloquear el cilindro con ojal (9.1) una vez que este hubiera enrollado suficientemente la cincha (7) para asegurar su bloqueo.

Según una realización alternativa, para establecer una tensión mayor en la cincha (7) y por tanto mayor presión en las zapatas (4) para el ajuste de sujeción de las estructuras de sujeción (C1 , C2, C3, C4) sobre el cuerpo vertical, como se puede ver en la figura 8, la abrazadera (2) preferentemente en el porta-cinchas (8) comprende un sistema tensor (11) con un cilindro

(11.1) provisto con un pistón (11.2) que mueve una biela (11.3) hacia afuera, de forma que empuja la cincha (7) tensándola más, lo que aumenta la presión sobre la tercera ballesta (4.2”) y en consecuencia sobre las zapatas (4).

Está previsto que en vez de dicho cilindro (11.1) con pistón (11.2), se emplee cualquier tipo de actuador con biela (11.3) o sin ella siempre que se ejerza dicha fuerza hacia afuera para empujar la cincha (7).

Como alternativas a dicho mecanismo del sistema tensor (11), está previsto que exista una cámara o bolsa hinchadle entre la zapata y la cincha (7), para hacer la función del actuador lineal; o que se disponga de un tambor o actuador rotativo adicional para tensar la cincha (7) para establecer la presión necesaria sobre las zapatas (4) para una sujeción segura.

Con todo ello, mediante las estructuras de sujeción (C1), (C2), (C3) y (C4), fijadas a la estructura trepadora (3), se puede realizar un desplazamiento por pasos de dicha estructura trepadora (3) a lo largo del cuerpo vertical para elevar o descender piezas.

Para el proceso de ascenso se procede, en primer lugar, al cierre de las abrazaderas (2) de las estructuras de sujeción (C1) y (C3) sobre el cuerpo vertical, realizando el primer y segundo pasos anteriormente descritos para el preajuste y cierre de las abrazaderas (2), para posteriormente realizar un pretensado de la cincha (7) con el tambor (9.2). Seguidamente se realiza un segundo tensado de la cincha (7) mediante el enrollado en el cilindro con ojal (9.1) bloqueando la cincha (7) mediante la pieza (9.6) para evitar que se desenrolle. Y finalmente se le aplica un tercer tensado a la cincha (7) mediante el pistón (11.2) del porta-cinchas (8).

Una vez realizado completamente el proceso de cierre de las estructuras de sujeción (C1) y (C3), se procede a abrir las estructuras de sujeción (C2) y (C4) respecto del cuerpo vertical, lo cual se ejecuta mediante una secuencia de fases como las descritas anteriormente, pero de manera inversa. En esta secuencia de fases en especialmente reseñable la función del larguero (1 .2) que mediante la articulación desplazadle (1 .3) retira la zapata (4) asociada al mismo separándose del cuerpo vertical, con lo que se evita el rozamiento de la zapata (4) y permite evitar el choque contra elementos que sobresalgan de la superficie del cuerpo vertical.

Una vez abiertas las estructuras de sujeción (C2) y (C4), se procede al desplazamiento de dichas estructuras de sujeción (C2) y (C4) a lo largo del cuerpo vertical, llevando con ellas a la estructura trepadora (3), hasta que dichas estructuras de sujeción (C2) y (C4) contactan con las estructuras de sujeción (C1) y (C3), después de lo cual comienza de nuevo el proceso de otro avance de desplazamiento a lo largo del cuerpo vertical, con el cierre de las estructuras de sujeción (C2) y C4) y la apertura de las estructuras de sujeción (C1) y (C3), y así sucesivamente hasta alcanzar la posición deseada.

Para realizar el control del despliegue y la recogida del brazo articulado (6) de la abrazadera (2) puede incorporarse cualquier tipo de mecanismo actuador con sensores ópticos u otros similares, sin que ello altere la esencia de la invención.

Por otro lado, la aplicación del sistema de sujeción objeto de la invención está prevista de manera preferente para el montaje constructivo de aerogeneradores en la industria eólica, pero esta aplicación no es limitativa, ya que con el mismo concepto el sistema se puede utilizar para cualquier otro tipo de construcción en la que se tenga que llevar a cabo el montaje de piezas a gran altura.