PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN EN EL MAR DE UN AEROGENERADOR.

Procedimiento de instalación en el mar de un aerogenerador (1) que comprende un pilón telescópico (3,

3a-3c) que comprende por lo menos dos elementos tubulares coaxiales deslizantes (3a, 3b), siendo apto dicho pilón para adoptar una configuración retraída, en la que un elemento tubular superior (3b) de diámetro más pequeño está encajado por lo menos en parte en el otro o los otros elementos tubulares (3c, 3a) de pilón de diámetro más grande, y una configuración desplegada en la que dichos elementos tubulares (3a, 3b, 3c) de pilón son desencajados por deslizamiento de manera que sólo la parte inferior de cada uno de dichos elementos tubulares de pilón sea recubierta por la parte superior del elemento tubular de pilón de diámetro más grande, soportando en su vértice dicho elemento tubular superior (3b) de diámetro más pequeño un motor de viento (2, 21, 22), comprendiendo el procedimiento las etapas sucesivas siguientes, en las que: 1) se transporta dicho aerogenerador (1) hasta un sitio de instalación en el mar, estando dicho pilón en configuración retraída, sobre una plataforma flotante autoelevadora (10), soportando dicha plataforma (10) asimismo un dispositivo de desplazamiento y de elevación (20) del aerogenerador (1) que comprende una torre móvil (21) apta para desplazarse sobre dicha plataforma y que comprende unos medios de elevación (24-27) aptos para agarrar y desplazar verticalmente dicho pilón y desplegar dicho pilón telescópico (3) desde dicha configuración retraída hasta dicha configuración desplegada, comprendiendo dicho sitio de instalación en el mar de dicho aerogenerador un pilote de fundación (4) instalado en el fondo del mar (5) y cuyo vértice emerge, preferentemente, por encima del nivel del agua (7), y 2) una vez que se ha llegado a la proximidad de dicho pilote de fundación (4), se sobreeleva dicha plataforma autoelevadora (10) con respecto a nivel del mar (7) y se la asegura una posición fija con respecto al suelo marino (5), y 3) se desplaza dicho aerogenerador con dicho pilón en configuración retraída hasta que la base del pilón (3) esté en el eje de dicho pilote de fundación (4), por desplazamiento sobre dicha plataforma de dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20), y después se solidariza la base de dicho pilón (3) al vértice de dicho pilote de fundación (4), y 4) se despliega dicho pilón (3) desde dicha configuración retraída hasta dicha configuración desplegada con la ayuda de dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20), comprendiendo dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20) una torre móvil (21) constituida por una estructura rígida de sección horizontal en forma de U, apta para contener dicho pilón (3) entre las dos ramas de la U, y presentando una altura por lo menos igual a la altura de dicho pilón telescópico (3) en configuración retraída

La presente invención se refiere a los aerogeneradores instalados a lo largo de las costas, en particular en el mar.

Más particularmente, el campo técnico de la invención es el de la fabricación, el transporte y la instalación de aerogeneradores de producción de energía eléctrica, más particularmente de aerogeneradores offshore de capacidad muy grande, destinados a ser instalados en el mar, más particularmente a lo largo de las costas y en gran número, para formar unos campos de aerogeneradores.

Mientras que los motores de viento terrestres se han construido desde hace varios siglos, la construcción de aerogeneradores en el mar es mucho más reciente.

Un aerogenerador moderno, tanto terrestre como marino, comprende generalmente un motor de varias palas y de eje horizontal, así como un generador eléctrico acoplado al motor, que están fijados al extremo superior de un soporte alargado verticalmente, tal como un mástil o pilón.

Con el objetivo de disminuir el coste de la energía eólica y aumentar el rendimiento de los generadores, se fabrican unos generadores cada vez más potentes que se instalan de manera agrupada para formar un campo o granja eólico.

El aumento de la potencia de un generador eólico se acompaña en particular de un aumento de su masa, así como de la altura de la estructura que lo soporta.

Por razones económicas, se está obligado a utilizar aerogeneradores cada vez más potentes y, por tanto, cada vez de mayores dimensiones, en particular de altura cada vez más grande. Asimismo, estos aerogeneradores se instalan a distancias cada vez más alejadas de las costas y, por tanto, a profundidades cada vez mayores.

La invención se aplica particularmente, es decir, de forma no limitativa, a los aerogeneradores que comprenden un generador cuya potencia está situada en un intervalo comprendido entre 100 kW y 10 MW; la masa de un generador de este tipo puede alcanzar o sobrepasar 300 o 500 toneladas; la longitud de un pilón que soporta este generador puede ser del orden de 50 a 100 metros, y la masa del pilón puede estar situada en un intervalo comprendido entre 100 y 500 toneladas.

Por tanto, se comprende que la construcción de dichos aerogeneradores y la instalación en el mar presentan grandes dificultades.

Se han propuesto diferentes soluciones para la construcción y la instalación de los aerogeneradores offshore.

En el documento GB 2 365 905, se utiliza un aerogenerador que comprende un mástil telescópico. No obstante, en esta patente no se describe la forma en que el aerogenerador es transportado e instalado en su sitio de funcionamiento en el mar y, en particular, cómo puede desplegarse su mástil a nivel de un sitio de operaciones a lo largo de las costas.

A partir del documento GB-A-2 365 905 se conoce un aerogenerador que comprende un pilón telescópico.

En el documento WO 01/34977 se describe un procedimiento en el que se construye y se monta el aerogenerador completamente en tierra y después se transporta por barco hasta su sitio de funcionamiento a lo largo de las costas.

Esta última solución es la solución más extendida en la actualidad.

A partir del documento WO-A-02/48547 (pag. 5/1.13-pag. 8/1.11, figura 46) se conoce un procedimiento de instalación en el mar de un aerogenerador (10) que comprende un pilón (12) que soporta en su vértice un motor de viento (14), comprendiendo el procedimiento las etapas sucesivas siguientes, en las que:

• se transporta hasta un sitio de instalación en el mar dicho aerogenerador (10) sobre una plataforma (20) flotante autoelevadora, soportando dicha plataforma asimismo un dispositivo (36)* de desplazamiento y de elevación del aerogenerador (10) que comprende una torre móvil que comprende unos medios de elevación aptos para agarrar y desplazar verticalmente dicho pilón (12), comprendiendo dicho sitio de instalación en el mar de dicho aerogenerador (10) un pilote (42) de fundación instalado en el fondo (29) del mar y cuyo vértice emerge por encima del nivel del agua (L2), y

• una vez se ha llegado a la proximidad de dicho pilote (42) de fundación, se sobreeleva dicha plataforma (20) de autoelevación con respecto a nivel del mar y se le asegura una posición fija con respecto al suelo marino, y

• se desplaza con la ayuda de dicho dispositivo (36) de desplazamiento y de elevación dicho aerogenerador (10) hasta que la base del pilón (12) esté en el eje de dicho pilote (42) de fundación, y después se solidariza la base de dicho pilón (12) al vértice de dicho pilote (42) de fundación.

* El dispositivo (36) comprende una grúa móvil para agarrar y desplazar verticalmente el pilón (12). La grúa móvil es además apta para desplazarse sobre la plataforma en una dirección horizontal.

La construcción de aerogeneradores se realiza en general con la ayuda de medios de elevación por tracción convencional con aparatos de elevación de tipo grúa. Se realiza el ensamblaje de una base coronada por un pilón en cuyo vértice está fijado un motor generador.

No obstante, los aerogeneradores una vez construidos representan grandes dimensiones y cargas importantes, de modo que estos aerogeneradores no son fáciles de transportar en el mar hasta su sitio de funcionamiento.

Por otra parte, se comprende que la instalación de aerogeneradores con la ayuda de grúas que actúan por tracción requiere grúas de grandes dimensiones y, en particular, de una altura superior a la del aerogenerador. Para estos aerogeneradores de las dimensiones mencionadas anteriormente, es necesario utilizar grúas de por lo menos 350 toneladas provistas de una flecha de elevación de por lo menos 50 y generalmente de cerca de 100 m de largo, siendo dichas grúas difíciles de montar y de desplazar, en particular de transportar en el mar. No se puede contemplar razonablemente transportar dichos medios de elevación del tipo grúa sobre unos pontones flotantes, como puede ser el caso en ciertas operaciones de los campos petrolíferos offshore, teniendo en cuenta el volumen que representan y la inestabilidad del pontón en un mar agitado, y esto tanto durante el transporte como durante las operaciones de elevación.

Por tanto, el objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de transporte y de instalación en el mar de aerogeneradores offshore que esté mejorado o que evite por lo menos en parte los inconvenientes de los aerogeneradores y procedimientos de instalación conocidos en la actualidad.

Más particularmente, la presente invención pretende facilitar la instalación de un aerogenerador sobre su sitio de producción, en particular sobre un sitio sumergido lejos de las costas, proponiendo un aerogenerador más simple de construir y de instalar.

Para ello, la presente invención proporciona un procedimiento de instalación en el mar de un aerogenerador según la reivindicación 1.

Por tanto, según la invención se disocian la fabricación y la instalación de la parte sumergida del aerogenerador que comprende un pilón de soporte del motor generador solidario a su vértice, y la fabricación y la instalación de un pilote de fundación que coopera eventualmente con una base en el fondo del mar.

La utilización de un pilón telescópico en configuración retraída facilita su transporte hasta su sitio de producción en el mar, ya que la altura máxima requerida para los aparatos de elevación se reduce así considerablemente. Facilita asimismo el transporte del aerogenerador entre un primer sitio, en el que se efectúa un ensamblaje de sus principales elementos constitutivos, que puede ser un sitio terrestre o un sitio sumergido a escasa profundidad, y el segundo sitio en el que se instala el aerogenerador de forma definitiva y que puede ser un sitio sumergido a una profundidad más importante. La invención facilita asimismo la erección del aerogenerador en el segundo sitio de producción de energía, que se obtiene provocando sobre este segundo sitio un movimiento relativo de los elementos tubulares móviles constitutivos del pilón con el fin de hacer pasar dicho pilón de su configuración retraída hasta su configuración desplegada.

Ventajosamente, según la presente invención, no es necesario que dicho pilón telescópico comprenda unos medios que aseguren su erección desde su denominada configuración retraída hasta su denominada configuración desplegada, puesto que éstos están previstos en dicho dispositivo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento de instalación en el mar de un aerogenerador (1) que comprende un pilón telescópico (3, 3a-3c) que comprende por lo menos dos elementos tubulares coaxiales deslizantes (3a, 3b), siendo apto dicho pilón para adoptar una configuración retraída, en la que un elemento tubular superior (3b) de diámetro más pequeño está encajado por lo menos en parte en el otro o los otros elementos tubulares (3c, 3a) de pilón de diámetro más grande, y una configuración desplegada en la que dichos elementos tubulares (3a, 3b, 3c) de pilón son desencajados por deslizamiento de manera que sólo la parte inferior de cada uno de dichos elementos tubulares de pilón sea recubierta por la parte superior del elemento tubular de pilón de diámetro más grande, soportando en su vértice dicho elemento tubular superior (3b) de diámetro más pequeño un motor de viento (2, 21, 22), comprendiendo el procedimiento las etapas sucesivas siguientes, en las que:

1) se transporta dicho aerogenerador (1) hasta un sitio de instalación en el mar, estando dicho pilón en configuración retraída, sobre una plataforma flotante autoelevadora (10), soportando dicha plataforma (10) asimismo un dispositivo de desplazamiento y de elevación (20) del aerogenerador (1) que comprende una torre móvil (21) apta para desplazarse sobre dicha plataforma y que comprende unos medios de elevación (24-27) aptos para agarrar y desplazar verticalmente dicho pilón y desplegar dicho pilón telescópico (3) desde dicha configuración retraída hasta dicha configuración desplegada, comprendiendo dicho sitio de instalación en el mar de dicho aerogenerador un pilote de fundación (4) instalado en el fondo del mar (5) y cuyo vértice emerge, preferentemente, por encima del nivel del agua (7), y

2) una vez que se ha llegado a la proximidad de dicho pilote de fundación (4), se sobreeleva dicha plataforma autoelevadora (10) con respecto a nivel del mar (7) y se la asegura una posición fija con respecto al suelo marino (5), y

3) se desplaza dicho aerogenerador con dicho pilón en configuración retraída hasta que la base del pilón (3) esté en el eje de dicho pilote de fundación (4), por desplazamiento sobre dicha plataforma de dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20), y después se solidariza la base de dicho pilón (3) al vértice de dicho pilote de fundación (4), y

4) se despliega dicho pilón (3) desde dicha configuración retraída hasta dicha configuración desplegada con la ayuda de dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20), comprendiendo dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20) una torre móvil (21) constituida por una estructura rígida de sección horizontal en forma de U, apta para contener dicho pilón (3) entre las dos ramas de la U, y presentando una altura por lo menos igual a la altura de dicho pilón telescópico (3) en configuración retraída.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque dicha torre móvil (21) presenta una altura inferior a la altura de dicho pilón telescópico (3) en configuración desplegada.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque dicha torre (21) presenta una altura inferior a la altura del elemento tubular de pilón inferior (3a) de diámetro más grande añadida a la de otro elemento tubular de pilón (3b o 3c) correspondiente al elemento tubular del pilón de longitud más grande.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20) comprende unos medios de elevación (24-27) que comprenden un carro elevador (24) guiado verticalmente por unos raíles de guiado (26) soportados por dicha torre (21), pudiendo desplazarse verticalmente dicho carro elevador a lo largo de dicha torre (21), soportando dicho carro elevador unos medios de asido (27) aptos para agarrar dicho pilón telescópico (3).

5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque dichos medios de asido (27) son aptos para agarrar dicho pilón (3) a nivel de la parte superior de cada uno de dichos elementos tubulares de pilón (3a-3c), y dicho carro

(24) es apto para desplazarse verticalmente con la ayuda de medios de empuje hidráulico (25), tales como gatos, de manera que se eleve dicho pilón o de manera que se desplieguen dichos elementos tubulares de pilón elevándolos por empuje.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 4 ó 5, caracterizado porque dichos medios de asido (27) están constituidos por unas cuñas móviles que pueden desplazarse en una dirección horizontal y aptas para elevar dichos elementos tubulares de pilón cuando se desplaza verticalmente dicho carro elevador (24).

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque dicho pilote de fundación (4) se coloca por apisonado, perforación o excavación, o dicho pilote de fundación (4) comprende una base gravitatoria (61) que reposa sobre el fondo del mar (5), o dicho pilote de fundación (4) comprende una estructura de anclaje (62, 63) que permite su anclaje en el fondo del mar (5).

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dichos medios de elevación

(24) comprenden unos medios de empuje hidráulico del tipo gato (25).

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque en la etapa 3) se realizan las operaciones siguientes, en las que:

a) se desplaza dicho aerogenerador (1) en configuración retraída con la ayuda de dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20) hasta alcanzar una posición en la que dicho pilón telescópico (3) está en el eje de dicho pilote de fundación (4), y

b) se hace descender dicho aerogenerador en configuración retraída con la ayuda de dicho dispositivo de desplazamiento y de elevación (20) hasta que la base (31) de dicho pilón telescopio en configuración retraída repose sobre el vértice (41) de dicho pilote de fundación (4), y

c) se solidariza, preferentemente por soldadura o bulonado, la base (31) de dicho pilón (3) sobre el vértice (41) de dicho pilote de fundación (4), y

d) se despliega el elemento tubular superior de diámetro más pequeño (3b) de dicho pilón con la ayuda de dichos medios de elevación (24-27), cooperando dichos medios de elevación con dicho elemento tubular superior (3b) de pilón a nivel de su parte superior que sobrepasa los otros elementos tubulares mencionados de pilón (3a, 3c) en los que dicho elemento tubular superior (3b) está encajado en configuración retraída del pilón telescópico (3), y

e) se solidariza la base de dicho elemento tubular superior (3b) del pilón a la parte superior de un elemento tubular intermedio (3c) o del elemento tubular inferior (3a), en cuyo interior se ha deslizado dicho elemento tubular superior (3b) para ser desplegado, y

f) dado el caso, se despliega dicho elemento tubular intermedio (3c) de diámetro superior, en cuyo interior se ha deslizado dicho elemento tubular superior (3b), con la ayuda de dichos medios de elevación (24-27) que cooperan con la parte superior de dicho elemento tubular intermedio (3c), elevando así dicho elemento tubular superior (3b) y dicho motor de viento (2, 21, 22) que le es solidario, y

g) dado el caso, se solidariza la base de dicho elemento tubular intermedio (3c) a la parte superior de otro elemento tubular intermedio de diámetro superior, en cuyo interior se ha deslizado dicho primer elemento tubular intermedio, y

h) dado el caso, se reitera la etapa g) tantas veces como elementos tubulares intermedios constitutivos (3c) de dicho pilón telescópico (3) haya, y

i) se solidariza la base del elemento tubular intermedio (3c) de diámetro más grande a la parte superior del elemento tubular inferior (3a) en cuyo interior se ha deslizado dicho elemento tubular intermedio (3a).

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque dichos elementos tubulares intermedios (3c) de pilón comprenden en su extremo superior un collar o una brida periférica (30) y dichos medios de elevación (24-27) elevan dichos elementos tubulares intermedios (3c) por empuje en la sub-cara de dicha brida o dicho collar (30) con la ayuda de dichos medios de asido (27) que consisten en unas cuñas móviles de desplazamiento horizontal, pudiendo acoplarse dichas cuñas (27) debajo de dicho collar o brida (30), y pudiendo ser desplazadas verticalmente hacia arriba por dicho carro elevador (24).