Torre para generador eólico.

1. Torre para generador eólico, que estando prevista para montar en su correspondiente extremo superior un aerogenerador eólico (4) y conseguir energía eléctrica a base de la fuerza del viento,

y estando dicha torre montada sobre una base de cimentación apropiada (8) y en donde la torre propiamente dicha está formada por un cuerpo cilíndrico a base de módulos (2) acoplados sucesivamente entre sí en altura y dotada la parte inferior con refuerzos (6), se caracteriza porque cada módulo (2) de la torre está formado por varios paneles (2') con una curvatura determinada, interacoplados colateralmente entre sí monolíticamente, para formar una configuración cilíndrica en cada módulo (2), con la particularidad de que los refuerzos inferiores (6) están constituidos por contrafuertes radiales con carácter monopieza en cada uno de los paneles (2') que forman cada módulo (2) de la torre (1); habiéndose previsto además que tanto los contrafuertes radiales e inferiores (6) como el extremo inferior de la propia torre (1) presentan partes salientes (7) para su empotramiento en la correspondiente base de cimentación (8).

2. Torre para generador eólico, según reivindicación 1, caracterizada porque los contrafuertes radiales (6) son de sección rectangular e incluso trapezoidal para elevadas alturas.

3. Torre para generador eólico, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la unión de los distintos paneles (2') de cada módulo (2), realizada monolíticamente, se efectúa por medio de acero activo o pasivo.

4. Torre para generador eólico, según reivindicaciones anteriores, caracterizada porque los distintos paneles (2') de cada módulo y los correspondientes contrafuertes radiales de refuerzo (6), y en consecuencia todo el fuste de la torre (1), están realizados en hormigón con o sin aligerar.

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a una torre mixta de hormigón y acero, para soporte de generadores eólicos.

El objeto de la invención es conseguir un abaratamiento en los costes de fabricación, transporte y montaje del fuste, frente a las soluciones existentes en el mercado, asi como facilitar su fabricación en taller y realizar el máximo aprovechamiento de la sección y el material del que está compuesta.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

La búsqueda de fuentes de energía renovable, se ha acrecentado en los últimos años, debido a la creencia, cada vez más firme, en las hipótesis existentes sobre el cambio climático y su relación con la producción de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero.

Esta búsqueda, ha promovido la aparición de nuevas tecnologías que permitieran extraer la máxima cantidad de energía de las fuentes de energía renovables como la luz solar y el viento. No solo han aparecido nuevas tecnologías sino que estas se encuentran en un proceso continuo de mejora con el fin de aumentar los rendimientos de producción de energía.

La electricidad producida por los aerogeneradores, tiene su fundamento en la curva del perfil vertical del viento, en la que se establece la velocidad de viento en función de la altura y de la rugosidad del terreno.

El aerogenerador transforma una parte de la energía que lleva el volumen de aire que atraviesa la superficie batida por las palas, cuando circula a una velocidad superior a la umbral, por debajo de la cual, las palas no se mueven.

En el sector de la generación eólica, se ha producido un desarrollo importante y constante durante los últimos años, aumentando la potencia máxima de los aerogeneradores, llegando a potencias impensables hace menos de 10 años. Este aumento de la potencia se basa en dos principios fundamentales de la generación eólica como son la superficie de barrido y la velocidad del aire.

El perfil vertical de viento, tiene variación de pendiente parabólica, de manera que a partir de una velocidad determinada, el incremento de velocidad de viento con la altura, es irrelevante. Es por ello por lo que, las dimensiones de las palas y, consecuentemente, la altura de los bujes de los aerogeneradores, no aumentara ilimitadamente sino que su techo o bien se ha alcanzado ya o está próximo a alcanzarse, ya que un incremento en la altura supone un incremento importante en los costes de fabricación, montaje y operación.

Hasta la fecha, era común la realización de los fustes en acero, debido a su buen comportamiento a fatiga, a su ligereza y al gran desarrollo del proceso industrial de fabricación, transporte y montaje.

La mayoría de los fabricantes elaboran fustes de sección circular y canto variable con forma troncocónica, con el máximo diámetro en la base, ya que es la zona con las acciones de mayor magnitud. Estos fustes se componen de varias subsecciones de la misma longitud, generalmente, que se ensamblan en sus extremos bien con tornillos o mediante otros sistemas de fijación.

Sin embargo, pese a su correcto funcionamiento, comenzaron a estudiarse soluciones de hormigón debido a la volatilidad del mercado del acero en años pasados y al aumento de las demandas resistentes de los fustes para aerogeneradores de gran potencia.

La elevada volatilidad del mercado del acero durante los años 2006 a 2008, ocasionó importantes trastornos a los fabricantes de fustes, bien por la variabilidad de los precios, al alza en la mayoría de las veces, o bien por el retraso en la entrega de material. Esto obligó a los fabricantes de aerogeneradores a considerar la solución de hormigón para los fustes de los aerogeneradores, no contemplada hasta ese momento debido a la relativa diferencia en costes entre ambas soluciones.

La necesidad de elevar los bujes de los aerogeneradores por encima de los 80 metros, llegando hasta los 150 metros, incrementó notablemente la magnitud de los esfuerzos, tanto estáticos como dinámicos, con sus correspondientes efectos de fatiga y durabilidad. Estos esfuerzos no son absorbidos convenientemente por las soluciones actuales empleadas en los fustes de menor altura, por lo que el estudio y desarrollo de los fustes de hormigón fue obligado.

También se comenzó el montaje de aerogeneradores en zonas de plataforma continental de poca profundidad, sobre todo en el mar del norte, lo que también acrecentó el interes en los fustes de hormigón por motivos de durabilidad frente al ataque salino del agua de mar.

Con el incremento de los estándares de calidad exigidos en las nuevas construcciones, la introducción del prefabricado en el sector de los aerogeneradores era cuestión de tiempo, ya que el control de calidad a que se somete la manufactura de los elementos de hormigón prefabricados, es superior, en general, al que se efectúa en las obras ejecutadas "In Situ".

El empleo de piezas de hormigón prefabricado acelera el proceso de montaje, asegura una adecuada geometría de las piezas y cuenta con une elevada calidad del hormigón. También favorece el proceso productivo, reduciendo costes y consiguiendo una industrialización de la producción de fustes, complicada de conseguir mediante la fabricación in situ, en cada ubicación donde se sitúe el parque eólico.

Analizando las patentes existentes a nivel mundial, se han encontrado diferentes soluciones cuyas diferencias con respecto al modelo que se propone, se explican a continuación.

Comenzando por las patentes de la Oficina Española de Patentes y Marcas, encontramos la patente ES 2317716 a nombre de Gamesa Innovation and Technology S.L. en la que se expone un fuste compuesto de dos secciones. La sección superior está compuesta por un tubo que puede ser de forma cilíndrica o troncocónica y la inferior es una celosía espacial. El material constituyente de ambas piezas se recomienda que sea el acero. Esta solución difiere notablemente de la presentada porque la geometría es notablemente diferente.

La patente ES 2296531, también propiedad de Gamesa Innovation and Technology S.L, propone una solución troncocónica para el fuste y realizada con elementos de hormigón prefabricado, unidos en obra. Se divide el fuste en segmentos de circunferencia unidos entre sí. Esta solución difiere de la propuesta ya que, aunque esta realizada también con elementos de hormigón prefabricado, la sección del fuste es cónica y no cilíndrica, y no lleva los refuerzos exteriores que lleva el fuste que se propone. Tampoco coinciden en los métodos de unión de las piezas.

La empresa Vestas Wind Systems, es la propietaria de la patente ES 2297130, en la que se especifica la formación de fustes a partir de secciones de acero. Esta patente difiere notablemente de la presentada, tanto en geometría como en el material principal empleado.

La patente ES 2319709, propiedad de la empresa Prefabricaciones y Contratas S.A., propone un fuste novedoso mezcla de hormigón prefabricado y estructura metálica, con un apoyo en la base tipo tripode, en el que las eventuales patas están arriostradas entre sí. Nuevamente la solución discrepa notablemente de la propuesta ya que necesita arriostramientos tipo cruces de San Andres entre las patas y en toda la sección.

La patente ES 2246734 propiedad de Structural Concrete & Steel S.L., propone el empleo de piezas con nervios rigidizadores interiores horizontales y verticales de unos 30-35 m de longitud, que al unirse configuran la sección del fuste troncocónico. De nuevo, esta solución se limita a trasladar la geometría de los fustes metálicos troncocónicos al hormigón, con la problemática que ese cambio supone. No se encuentran interacciones con la solución propuesta ya que los refuerzos son por la cara exterior.

En adelante se analizaran algunas patentes alemanas de fustes para aerogeneradores.

La patente DE 19832921, propiedad de W. Bernhardt, propone una solución mixta hormigón-acero, mediante una sección hueca de acero, que posteriormente se rellena de hormigón, formando una sección compuesta AceroHormigón-Acero. La correcta unión entre los materiales se consigue con bulones en el interior del hueco, unidos a ambas paredes, de manera que existe una unión sólida entre las tres secciones, ya que al hormigonarse el hueco, quedan las cabezas de los bulones embebidas en el macizado. Esta solución, aparte de tener sección troncocónica, dista...

1º. Torre para generador e6lico, que estando prevista para montar en su correspondiente extremo superior un aerogenerador e6lico y conseguir energia electrica en base a la fuerza del viento, y estando dicha torre montada sobre una base de cimentación apropiada, se caracteriza porque esta constituida por un cuerpo cilindrico a base de m6dulos acoplados sucesivamente entre si en altura y reforzada la parte o tramo inferior de la misma con contrafuertes radiales con partes salientes, al igual que el extremo inferior de la torre, para su empotramiento en la correspondiente base de cimentación.

2º. Torre para generador e6lico, segun reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo cilindrico de la torre esta formado por una sucesión de m6dulos sucesivamente acoplados monoliticamente entre si en altura, y cada m6dulo determinado por varios paneles con una curvatura determinada, interacoplados colateralmente entre si, tambien monoliticamente, para formar una configuración cilindrica en cada m6dulo.

3º. Torre para generador e6lico, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los contrafuertes de refuerzo radiales estan unidos monoliticamente a cada una de las piezas o paneles que forman cada m6dulo de la torre.

4º. Torre para generador e6lico, segun reivindicación 3, caracterizada porque los contrafuertes son de sección rectangular e incluso trapezoidal para elevadas alturas.

5º. Torre para generador e6lico, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unión de las distintas piezas o paneles de cada m6dulo y la unión entre si de los m6dulos, realizada monoliticamente, se efectua por medio de acero activo o pasivo.

6º. Torre para generador e6lico, segun reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las distintas piezas o paneles de cada m6dulo y los correspondientes contrafuertes de refuerzo, y por consiguiente todo el fuste de la torre, estan realizados en hormig6n con o sin aligerar.