Elemento de cimentación, de canto variable, para torre de aerogenerador.

Elemento de cimentación, de canto variable, para torre de caracterizado porque su superficie superior es completamente horizontal y está unida a la porción inferior de una torre de aerogenerador;

y porque su superficie inferior es horizontal en su porción central y se inclina hacia arriba en los tramos comprendidos entre cada uno de sus extremos laterales y dicha porción central.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a elementos de cimentación para torres de aerogenerador. Dichos elementos de cimentación tienen además la particularidad de que sus cantos son variables, es decir, que a lo largo de su extensión presentan una curvatura o vértice no siguiendo, por tanto, una línea recta.

El principal sector de aplicación de la presente invención es la industria de la construcción, especialmente en hormigón, en combinación con la industria de las energías renovables o verdes, concretamente la energía eólica.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Como es bien sabido, los aerogeneradores son dispositivos capaces de obtener energía eléctrica a partir de las corrientes de aire.

Dichos aerogeneradores son construcciones de grandes dimensiones que comprenden una torre en cuya parte superior está dispuesta una turbina eólica.

De hecho, las torres de aerogenerador tienen habitualmente una altura de entre 60 y 120 metros y están construidas a partir de materiales pesados como el acero y/o el hormigón armado. Asimismo, las turbinas eólicas están

provistas de palas de gran tamaño (habitualmente de entre 20 y 45 metros) y de elementos como el rotor y la cubierta exterior (a menudo llamada góndola) , que tienen una masa importante.

Por todo ello, el peso total de un aerogenerador es muy elevado, habitualmente del orden de 150 a 300 toneladas.

En consecuencia, para soportar las considerables cargas gravitacionales provocadas por la torre y todos los equipos que integran el aerogenerador y para resistir al vuelco inducido habitualmente por las solicitaciones provocadas por el viento, cuyo efecto es más importante todavía, es necesario construir una cimentación, también llamada fundación.

Las cimentaciones de torres de aerogenerador conocidas en la técnica son estructuras unidas por su parte superior a la porción de la torre de aerogenerador, mientras que su parte inferior está enterrada hasta una cierta profundidad,

o alternativamente apoyada sobre el terreno sobre el que se edifica. De este modo, son capaces de trasmitir las cargas al suelo garantizando la estabilidad de la torre. Dichas cimentaciones están frecuentemente (aunque no exclusivamente) hechas de hormigón armado y son habitualmente (aunque no exclusivamente) cimentaciones directas de tipo zapata.

Por simplicidad, en lo sucesivo se hará referencia principalmente a las zapatas, aunque los otros tipos de cimentaciones usados en la construcción de aerogeneradores (principalmente las cimentaciones profundas de tipo encepado con pilotes) presentan inconvenientes similares a los que se van a enunciar a continuación con relación a dichas zapatas.

Asimismo, debe entenderse que las enseñanzas de la invención pueden aplicarse tanto a zapatas, como a cimentaciones profundas de tipo encepado con pilotes (que serán descritas más adelante en la presente) .

Las zapatas son estructuras que amplían la superficie de apoyo de un elemento constructivo puntual (es decir, un elemento cuya altura es notablemente superior a las dimensiones de su base, como por ejemplo una torre de aerogenerador) hasta lograr que el suelo soporte sin problemas la carga que se le transmite. Las zapatas son, por lo tanto, elementos que reparten la carga sobre una superficie de terreno bastante grande.

De acuerdo con lo expuesto anteriormente, las dimensiones de la planta de una zapata de aerogenerador deben ser, por lo tanto, superiores al diámetro de la torre, alcanzando habitualmente una extensión promedio en planta del orden de entre 10 x 10 m y 20 x 20 m (dependiendo lógicamente de las dimensiones de la torre de aerogenerador y las condiciones específicas del caso concreto del que se trate) .

Por otro lado, las zapatas tienen habitualmente una planta de forma cuadrada (aunque también pueden adoptar otras formas como, por ejemplo, poligonal, ovalada o redonda, siendo habitualmente su diámetro en este último caso de 12 a 24 m) y su canto es a menudo recto (lo que simplifica los procedimientos de excavación y construcción) , teniendo habitualmente dicho canto una longitud de entre 2 y 4 metros.

Las dimensiones de una zapata de aerogenerador son, por lo tanto, muy grandes, lo que provoca que su coste de

construcción sea también muy elevado, habitualmente entre

25.000 y 400.000 euros.

Por este motivo, en la técnica se han propuesto

recientemente zapatas de forma troncocónica y canto variable, cuya superficie inferior es completamente horizontal y cuya superficie superior es horizontal en su porción central, inclinándose hacia abajo en los tramos comprendidos entre cada uno de sus extremos laterales y

dicha porción central. El hecho de que las zapatas de canto variable tengan rebajes en las porciones laterales de su superficie superior permite reducir la cantidad de material necesaria para su construcción y, por lo tanto, abaratar el coste de instalación de un aerogenerador.

No obstante, estas cimentaciones no están exentas de inconvenientes.

Así, por ejemplo, el hecho de que la superficie

superior de las zapatas de canto variable no sea completamente horizontal impide que dicha porción de la zapata pueda ser utilizada como superficie de montaje o premontaje de los componentes de la torre de aerogenerador. Esto hace que habitualmente sea necesario construir, además

de la zapata, una superficie de montaje y premontaje aparte, lo cual aumenta el coste y el tiempo de construcción.

Por otro lado, para instalar una zapata de este tipo es necesario realizar previamente una excavación de ejecución 30 más complicada que la correspondiente a una zapata de canto recto puesto que, entre otras cosas, el talud es mayor. Asimismo, para que el agujero excavado se ajuste a la forma de la zapata, los bordes superiores del agujero deben prolongarse notablemente hacia la porción central de dicho

agujero. Al haberse retirado la porción de terreno situada debajo de dichos bordes superiores no existe material que los soporte, lo que puede provocar desprendimientos.

Además de las zapatas superficiales, en la técnica también se emplean ocasionalmente las llamadas cimentaciones profundas que son similares a las cimentaciones directas pero que comprenden elementos puntuales sustancialmente en forma de columna, llamados pilotes, que se introducen en el terreno hasta alcanzar un estrato competente. Dichos pilotes están habitualmente realizados en hormigón, pero también pueden ser de acero, madera o suelo mejorado, entre otros.

Para poder trasmitir las cargas de la estructura hasta dichos pilotes y conseguir que dichos pilotes puedan actuar conjuntamente entre sí, la parte superior de dichos pilotes (habitualmente llamada cabeza) , está solidarizada a un elemento de cimentación adicional llamado encepado el cual está unido a su vez, por su parte central superior, a la estructura. Al igual que las zapatas, en el estado de la técnica también se conocen encepados de canto constante o variable pero dichos encepados, según se enunció anteriormente, también presentan inconvenientes semejantes a los enunciados anteriormente en la presente memoria descriptiva.

Por lo tanto, existe la necesidad de cimentaciones de aerogenerador (tanto superficiales como profundas) que, además de ser capaces de soportar las cargas gravitacionales generadas por todos los componentes del aerogenerador, las solicitaciones del viento y resistir el vuelco, estén hechas con la menor cantidad posible de material para minimizar los costes de construcción. Asimismo es deseable desarrollar cimentaciones cuya superficie superior pueda ser utilizada

como plataforma de montaje o premontaje de los componentes de la torre de aerogenerador y que dichas cimentaciones puedan, además, construirse sobre excavaciones sin riesgo de desprendimiento y cuya realización sea lo más sencilla posible.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Es un objeto de la invención proporcionar un elemento de cimentación, de canto variable, para torre de aerogenerador que aborde todos los problemas de la técnica anterior ya mencionados.

Más concretamente, la presente invención propone un elemento de cimentación para torre de aerogenerador cuya superficie superior es completamente horizontal y está unida a la porción inferior de una torre de aerogenerador; y cuya superficie inferior está apoyada en el terreno (o hundida en dicho terreno hasta una cierta profundidad) y es horizontal en su porción central, inclinándose hacia arriba en los tramos comprendidos...

1. Elemento (10) de cimentación, de canto variable, para

torre de aerogenerador caracterizado porque su superficie superior (14) es completamente horizontal y está unida a la porción inferior de una torre de aerogenerador; y cuya superficie inferior (12a, 12b, 12c) está apoyada en el terreno (40) o hundida en dicho terreno (40) hasta una

cierta profundidad; siendo además dicha superficie inferior (12a, 12b, 12c) horizontal en su porción central (12a) e inclinándose hacia arriba en los tramos (12b, 12c) comprendidos entre cada uno de sus extremos laterales y dicha porción central (12a) .

2. Elemento de cimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque su superficie inferior forma sendos vértices en la intersección de dicha porción central (12a) con cada uno de los tramos (12b, 12c) de superficie

inferior, y porque dichos tramos (12b, 12c) de superficie inferior son rectilíneos y están inclinados hacia arriba.

3. Elemento de cimentación de acuerdo con cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene una 25 planta de forma cuadrada.

4. Elemento de cimentación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tiene una planta circular o poligonal.

5. Elemento de cimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque es una zapata.

6. Elemento de cimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque es un encepado de una cimentación profunda.

Fig. 1

Fig. 2a