Sistema de protección contra rayos.

Sistema (100) de protección contra rayos para una torre (1), torre (1) que comprende una pared (11) de torre de hormigón reforzado en la que se incrustan una pluralidad de elementos (2,

3, 4) de refuerzo estructurales eléctricamente conductores durante la construcción,

sistema (100) de protección contra rayos que comprende una pluralidad de los elementos (2, 3, 4) de refuerzo estructurales conectados de una manera eléctricamente conductora entre sí y con un terminal (60) de tierra y una pluralidad de conductores (10, 20, 30) de rayos incrustados en la pared (11) de torre durante la construcción, conductores (10, 20, 30) de rayos que están conectados eléctricamente a la pluralidad de elementos (2, 3, 4) de refuerzo estructurales y al terminal (60) de tierra.

Sistema de protección contra rayos.

La invención describe un sistema de protección contra rayos para una torre construida in situ en una pieza.

Para cualquier construcción alta expuesta a la intemperie, la protección contra rayos es un aspecto importante. Una construcción alta debe incorporar alguna manera de conducir la corriente eléctrica a la tierra en el caso de caer un rayo. En su forma más sencilla, un sistema de protección contra rayos (LPS) puede comprender una varilla pararrayos que es generalmente más alta que el edificio al que está unida, y que está conectada a una tira metálica u otro conductor eléctrico que conduce directamente hacia la tierra. Los sistemas de protección contra rayos más avanzados comprenden varios conductores en extremos del edificio o construcción, y múltiples trayectorias conductoras para guiar la corriente eléctrica a la tierra. El documento JP 8291642 A describe una técnica de construcción para un edificio hecho de elementos de hormigón reforzado premoldeados, en los que las varillas de acero de refuerzo de elementos premoldeados apilados verticalmente están conectadas eléctricamente para que actúen como varilla pararrayos. El documento JP 21 227199 A describe una técnica de construcción similar, en la que las varillas de acero de refuerzo también están conectadas eléctricamente a una viga de acero horizontal para conseguir que sean equipotenciales.

Generalmente, cuanto más alta sea una construcción, más probable será que un rayo caiga sobre la misma. Las torres de turbina eólica son construcciones relativamente altas, a menudo con una altura de más de 2 m, y están ubicadas habitualmente en áreas expuestas tales como cumbres o mar adentro. La mayoría de torres de turbina eólica en uso en la actualidad están construidas de acero y la propia torre de acero actúa como conductor.

Sin embargo, las torres de acero puede ser costosas de fabricar, puesto que el acero está volviéndose un material cada vez más caro. Además, una torre de acero debe ensamblarse conectando entre si varias secciones de torre. Puesto que se desean torres altas por varios motivos que conocerá el experto, cada sección puede tener 1 m de longitud o más. Las secciones de torre deben transportarse horizontalmente al destino final en el que se ensamblan usando una grúa. El transporte de tales secciones largas puede ser muy difícil, puesto que las carreteras a lo largo de las que se transportan no pueden tener curvas pronunciadas o puentes bajos. Por tanto, antes de ensamblar realmente una torre de turbina eólica en una determinada ubicación, puede ser necesario construir en primer lugar una carretera de acceso. Obviamente, esto se suma considerablemente a los costes globales.

Por estos motivos, cada vez resulta más atractivo construir torres de turbina eólica de un material alternativo tal como hormigón, que es económico y fácil de mezclar en el sitio. El hormigón puede usarse en la construcción de edificios y torres muy altos tales como torres de televisión y se le confiere resistencia estructural mediante el uso de elementos de refuerzo de acero tales como barras de refuerzo (también denominadas "rebar" por su abreviatura en inglés" o cables de tensado posterior (también denominados "tendones"). El documento JP 29 1955 A describe una torre para una turbina eólica, hecha de elementos de anillo de hormigón premoldeado que se apilan unos sobre otros y se unen por tendones, que también sirven como conductores de rayos. Para una torre de hormigón, es absolutamente obligatorio evitar un daño en el hormigón tal como el que puede surgir como resultado de la caída de un rayo, en el que descargas laterales secundarias pueden provocar grietas en el hormigón. Tal daño estructural puede hacer que el hormigón se desmorone en algunos lugares, debilitando así gravemente la estructura. Además, la corriente de un rayo desde un conductor de rayos de las palas y la estructura de turbina eólica superior (cubo, góndola, etc.) debe conducirse a la tierra con el fin de impedir un daño por rayos al equipo eléctrico.

Por tanto, un objeto de la invención es proporcionar un sistema de protección contra rayos mejorado que evite los problemas mencionados anteriormente.

El objeto de la invención se consigue mediante el sistema de protección contra rayos según la reivindicación 1 para una torre y el método según la reivindicación 9 para incorporar un sistema de protección contra rayos de este tipo en una torre de hormigón reforzado, el uso según la reivindicación 12 de un sistema de protección contra rayos de este tipo y una turbina eólica según la reivindicación 13 que comprende un sistema de protección contra rayos de este tipo.

Según la invención, un sistema de protección contra rayos para una torre, torre que comprende una pared de torre de hormigón reforzado en la que se incrustan una pluralidad de elementos de refuerzo estructurales eléctricamente conductores durante la construcción, comprende una pluralidad de los elementos de refuerzo estructurales conectados de una manera eléctricamente conductora entre sí y con un terminal de tierra, y una pluralidad de conductores de rayos incrustados en la pared de torre durante la construcción y conectados eléctricamente a la pluralidad de elementos de refuerzo estructurales y al terminal de tierra.

La caída de un rayo en una estructura alta tal como una torre de hormigón reforzado puede dar como resultado una corriente muy alta, que debe desviarse de manera segura a la tierra. La intensidad del campo magnético que surge como resultado de la caída de un rayo puede mantenerse a un nivel tolerablemente bajo dentro de la torre ofreciendo a la corriente del rayo más trayectorias por las que poder desplazarse.

Una ventaja obvia de la invención es que, puesto que los elementos de refuerzo estructurales están conectados eléctricamente entre sí, a los conductores de rayos (por ejemplo, cables de puesta a tierra) y al terminal de tierra, cualquier corriente que surja durante la caída de un rayo se desvía a través de los elementos de refuerzo estructurales de una manera controlada, de modo que se evita una "descarga lateral" o "chispas" no deseadas a través del espacio libre u hormigón en un elemento estructural, con la ventaja muy favorable de que la estabilidad estructural de la torre de hormigón queda protegida del daño por rayos. Uno o más de los conductores de rayos puede realizarse específicamente para "atrapar" la caída de un rayo de modo que éste puede desviarse hacia el sistema de protección contra rayos y al terminal de tierra. Además, puesto que los elementos estructurales eléctricamente conductores se usan intencionadamente para desviar de manera activa la corriente al terminal de tierra, el sistema de protección contra rayos según la invención puede realizarse a un menor coste que en el caso de un sistema de protección contra rayos comparable realizado fuera de la pared de torre. Además, puesto que el sistema de protección contra rayos se incorpora en la torre de hormigón durante la construcción, no se requiere un procedimiento de instalación que requiere mucho tiempo tras la compleción de la torre.

El método según la invención para incorporar un sistema de protección contra rayos en una torre de hormigón reforzado comprende las etapas de montar varillas trepadoras a un nivel actualmente más superior de la torre y ensamblar una caja de moldeo para encerrar las varillas trepadoras. El método comprende las etapas posteriores de colocar elementos de refuerzo estructurales eléctricamente conductores adicionales en la caja de moldeo, colocar varios conductores de rayos en la caja de moldeo y conectar eléctricamente los conductores de rayos a los elementos de refuerzo estructurales en la caja de moldeo que conectan eléctricamente los elementos de refuerzo estructurales a un terminal de tierra y luego verter hormigón en la caja de moldeo para incrustar los elementos de refuerzo estructurales.

Una ventaja del método según la invención es que el sistema de protección contra rayos ofrece a la corriente del rayo más trayectorias por las que puede desplazarse, conectadas de una manera eléctricamente conductora entre sí y con un terminal de tierra.

Según la invención, un sistema de protección contra rayos de este tipo se usa en una torre de hormigón reforzado, preferiblemente en una torre de hormigón reforzado de una turbina eólica.

Una turbina eólica según la invención comprende un sistema de protección contra rayos de este tipo en una torre de hormigón reforzado de la turbina eólica.

Las reivindicaciones dependientes, tal como se revelan en la siguiente descripción, proporcionan realizaciones y características de la invención particularmente... [Seguir leyendo]

1. Sistema (1) de protección contra rayos para una torre (1), torre (1) que comprende una pared (11) de torre de hormigón reforzado en la que se incrustan una pluralidad de elementos (2, 3, 4) de refuerzo

estructurales eléctricamente conductores durante la construcción,

sistema (1) de protección contra rayos que comprende una pluralidad de los elementos (2, 3, 4) de refuerzo estructurales conectados de una manera eléctricamente conductora entre sí y con un terminal (6) de tierra y una pluralidad de conductores (1, 2, 3) de rayos incrustados en la pared (11) de torre durante 1 la construcción, conductores (1, 2, 3) de rayos que están conectados eléctricamente a la pluralidad de

elementos (2, 3, 4) de refuerzo estructurales y al terminal (6) de tierra.

2. Sistema (1) de protección contra rayos según la reivindicación 1, en el que un primer conductor (1) de rayos está dispuesto adyacente a un elemento (2, 3) de refuerzo estructural esencialmente vertical y está

conectado eléctricamente al elemento (2, 3) de refuerzo estructural, elemento (2, 3) de refuerzo estructural

que comprende una varilla (2) trepadora y/o un cable (3) de tensado posterior.

3. Sistema (1) de protección contra rayos según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que un segundo conductor (2) de rayos comprende un anillo (2, 3) horizontal incrustado en la pared (11) de

torre y en el que el segundo conductor (2) de rayos está conectado eléctricamente a al menos un

elemento (2, 3, 4) de refuerzo estructural y/o al menos un primer conductor (1) de rayos.

4. Sistema (1) de protección contra rayos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un segundo conductor (3) de rayos comprende un anillo (3) horizontal incrustado en una región (12) inferior

de la pared (11) de torre y conectado al terminal (6) de tierra en una cimentación (13) de la torre (1) y en el

que el segundo conductor (3) de rayos está conectado eléctricamente a al menos un elemento (2, 3, 4) de refuerzo estructural y/o al menos un primer conductor (1) de rayos.

5. Sistema (1) de protección contra rayos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un

elemento (4) de refuerzo estructural comprende una barra (4) de refuerzo radial incrustada de manera

esencialmente radial en la pared (11) de torre adyacente a varios conductores (1, 2) de rayos, barra (4) de refuerzo radial que se conecta eléctricamente a un primer conductor (1) de rayos, un segundo conductor (2) de rayos y un elemento (2, 3) de refuerzo estructural esencialmente vertical.

6. Sistema (1) de protección contra rayos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un

primer (1) de rayos comprende un cable (1) de puesta a tierra realizado como cable (1) continuo que se extiende al menos desde la base (12) de la torre (1) hasta la parte (14) superior de la torre (1).

7. Sistema (1) de protección contra rayos según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para su

incrustación en una pared (11) de torre de hormigón reforzado de una turbina (12) eóllca, pared (11) de

torre de hormigón que se moldea in situ usando una plataforma (8) trepadora y se realiza para que soporte un alojamiento (15) de góndola, un cubo (16) y varias palas (17).

8. Sistema (1) de protección contra rayos según la reivindicación 7, que comprende un medio (6, 6a) de

conexión para conectar eléctricamente un conductor (1, 2) de rayos del sistema (1) de protección

contra rayos en la pared (11) de torre a un conductor (6b, 6c) de rayos del alojamiento (15) de góndola, el cubo (16) y las palas (17).

9. Método para incorporar un sistema (1) de protección contra rayos en una torre (11) de hormigón

construida in situ en una pieza , método que comprende las etapas de

- montar varillas (2) trepadoras a un nivel actualmente más superior de la torre (1);

- ensamblar una caja (9) de moldeo para encerrar las varillas (2) trepadoras;

- colocar elementos (3, 4) de refuerzo estructurales eléctricamente conductores adicionales en la caja de moldeo;

- colocar varios conductores (1, 2, 3) de rayos en la caja de moldeo y conectar eléctricamente los

conductores (1, 2, 3) de rayos a los elementos (2, 3, 4) de refuerzo estructurales en la caja (9) de

moldeo;

- conectar eléctricamente los elementos (2, 3, 4) de refuerzo estructurales a un terminal (6) de tierra; y

- verter hormigón en la caja (9) de moldeo para incrustar los elementos (2, 3, 4) de refuerzo estructurales.

11.

12.

13.

Método según la reivindicación 9, en el que se realiza una conexión eléctrica entre un conductor (1) de rayos y una varilla (2) trepadora soldando el conductor (1) de rayos a la varilla (2) trepadora y/o sujetando mecánicamente el conductor (1) de rayos a la varilla (2) trepadora por medio de un elemento (5a) de sujeción.

Método según la reivindicación 9 ó 1, en el que una varilla (2) trepadora comprende una pluralidad de secciones (2a, 2b) de varilla trepadora collneales, en el que un par de secciones (2a, 2b) de varilla trepadora collneales se conectan por medio de una conexión (5b) eléctrica.

Uso de un sistema (1) de protección contra rayos según las reivindicaciones 1 a 8 en una torre (1) de hormigón reforzado, preferiblemente en una torre (1) de una turbina (18) eólica.

Turbina (7) eólica que comprende un sistema (1) de protección contra rayos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.