Capítulo 20 / Chapter 20

Torres Eólicas

20.1 Función de la Torre Eólica

La torre es el elemento de soporte que sitúa el rotor y los mecanismos que lo acompañan a la altura idónea para captar el viento con la máxima eficiencia. Está construida sobre una base de hormigón armado (cimentación) y fijada a ésta con pernos. Debe ser suficientemente resistente para aguantar todo el peso y los esfuerzos del viento, la nieve, etc.

La altura de la torre es crítica: a mayor altura, mayor velocidad del viento y menor turbulencia. La velocidad del viento aumenta aproximadamente un 10% por cada 10 metros de altura adicional en zonas rurales.

Torres Solener - Ingeniería Española - Máxima Resistencia

20.2 Tipos de Torres

Tipo	Características	Ventajas	Desventajas
Tubular de acero	Secciones 20-30m con bridas, tronco-cónica	Mayor resistencia, estética, escalera interior	Más costosa, transporte complejo
Celosía	Perfiles de acero soldados	Mitad de material, económica, ligera	Aspecto visual, mantenimiento complejo
Mástil tensado	Delgada, sostenida por cables tensores	Ahorro peso y coste, fácil transporte	Difícil acceso, zonas agrícolas problemáticas

20.3 Torres Tubulares de Acero

En el caso de los grandes aerogeneradores generalmente se utilizan torres tubulares de acero, fabricadas en secciones de 20-30 metros con bridas en cada uno de los extremos, y son unidas con pernos "in situ". Las torres son tronco-cónicas, es decir con un diámetro creciente hacia la base, con el fin de aumentar su resistencia y al mismo tiempo ahorrar material.

En su base está generalmente el armario eléctrico, a través del cual se actúa sobre los elementos de generación y que alberga todo el sistema de cableado que proviene de la góndola, así como el transformador que eleva la tensión. En el interior o exterior tiene escaleras para acceder a la parte superior. A nivel del suelo se encuentra una puerta para el acceso al interior.

20.4 Torres de Celosía

Son fabricadas utilizando perfiles de acero soldados. La ventaja básica de las torres de celosía es su costo, puesto que para su fabricación se requiere sólo la mitad de material que en una torre tubular. La principal desventaja de este tipo de torres es su apariencia visual. En cualquier caso, por razones estéticas, las torres de celosía han desaparecido prácticamente en los grandes aerogeneradores modernos.

Son muy comunes en la India, aunque se encuentran en otros países como Alemania y EE.UU. Para aerogeneradores Solener de baja potencia (hasta 15 kW), las torres de celosía siguen siendo una opción económica y eficiente.

20.5 Torres de Mástil Tensado

Muchos de los aerogeneradores pequeños están construidos con delgadas torres de mástil sostenidas por cables tensores. La ventaja es el ahorro de peso, y por lo tanto, de costo. Las desventajas son el difícil acceso a las zonas alrededor de la torre, lo que las hace menos apropiadas para zonas agrícolas.

Las torres tubulares son las que ofrecen una vista más agradable, pero son las más costosas y, a menos que estén articuladas para arriarlas, son también las que ofrecen más dificultades a la hora de efectuar el mantenimiento de la turbina. Las torres con tensores son las menos costosas.

20.6 Cimentación

La cimentación se realiza con hormigón armado con un enrejado de hierro para mantenerlo en su sitio. Se realiza un agujero lo suficientemente grande (dependerá de la altura) para soportar los fuertes vientos que recibe el aerogenerador. Cuanto mayor sea la altura, los momentos de fuerza que recibe la parte superior del aerogenerador serán mayores.

Diseño de cimentación:
- Volumen de hormigón: depende de cargas y tipo de suelo
- Armadura: enrejado de hierro según cálculo estructural
- Pernos de anclaje: embebidos en el hormigón
- Profundidad típica: 1.5-3 metros

Consideraciones:
- Resistencia al viento: mínimo 150 km/h
- Factor de seguridad: 2.5-3.0
- Verificación por ingeniero estructural obligatorio

20.7 Puesta a Tierra

Alrededor de la cimentación se coloca un conductor desnudo de cobre de protección, la puesta a tierra. En el caso de que le caiga un rayo al aerogenerador bajaría por los conductores que se instalan en la torre para tal efecto y toda la energía se volcaría a tierra.

Sistema de puesta a tierra:
- Conductor: cobre desnudo 35-50 mm²
- Picas: 3 picas de 2m cada una, separadas 5m
- Resistencia: menor de 10 ohmios
- Conexión: soldadura exotérmica

Verificación:
- Medición de resistencia anual
- Inspección visual semestral
- Mantenimiento según normativa local

20.8 Instalación de la Torre

El proceso de instalación de la torre sigue el siguiente procedimiento:

Excavación del agujero según dimensiones calculadas
Colocación del enrejado de hierro (armadura)
Vertido de hormigón armado
Esperar curado del hormigón (mínimo 28 días)
Instalación de la puesta a tierra
Montaje de las secciones de la torre
Unión de secciones con pernos y soldaduras
Verificación de soldaduras mediante ultrasonidos
Colocación de la góndola con cuerdas de sujeción
Instalación del rotor y palas
Conexiones eléctricas interiores

20.9 Materiales de Construcción

Componente	Material	Tratamiento	Durabilidad
Torre tubular	Acero S355	Galvanizado en caliente + pintura	> 25 años
Torre celosía	Acero perfilado	Galvanizado en caliente	> 25 años
Cables tensores	Acero galvanizado	Galvanizado + PVC	> 20 años
Pernos y bridas	Acero grado 8.8	Galvanizado	> 25 años
Cimentación	Hormigón HA-25	Impermeabilización	> 50 años

20.10 Mantenimiento de Torres

Inspección visual: Cada 6-12 meses, verificar corrosión, deformaciones, grietas
Apriete de pernos: Cada 12-24 meses, verificar torque según especificaciones
Verificación de soldaduras: Cada 5 años, mediante ultrasonidos
Cables tensores: Cada 12 meses, verificar tensión y estado de anclajes
Pintura: Cada 10-15 años, retoque de pintura protectora
Cimentación: Cada 5 años, inspección de fisuras o asentamientos
Puesta a tierra: Cada 12 meses, medición de resistencia
Escaleras: Cada 12 meses, verificación de peldaños y protecciones

20.11 Normativa y Certificaciones

Normativa	Descripción	Ámbito
IEC 61400-1	Requisitos de diseño de aerogeneradores	Internacional
IEC 61400-2	Requisitos para pequeñas turbinas	Internacional
Eurocódigo 3	Diseño de estructuras de acero	Europa
CTE DB-SE-A	Seguridad estructural: acero	España
CTE DB-SE-C	Seguridad estructural: cimientos	España

20.12 Consideraciones de Seguridad

Consideraciones importantes:
- La cimentación debe ser diseñada por ingeniero estructural cualificado
- Verificación de soldaduras obligatoria mediante ultrasonidos
- La puesta a tierra debe cumplir normativa local
- Inspecciones periódicas obligatorias según normativa
- Mantenimiento preventivo esencial para garantizar vida útil
- En zonas sísmicas, diseño especial según normativa sísmica
- En zonas de alta keraunicidad, protección contra rayos obligatoria

Resumen del Capítulo 20: Las torres eólicas son elementos estructurales críticos que deben soportar cargas extremas de viento, nieve y posibles cargas sísmicas. Solener ofrece tres tipos principales: tubulares de acero (mayor resistencia y estética), celosía (más económicas) y mástil tensado (menor coste). La cimentación de hormigón armado con armadura de hierro y puesta a tierra es esencial. Los materiales deben ser de alta calidad con tratamientos anticorrosión para garantizar una vida útil superior a 25 años. El mantenimiento preventivo periódico es esencial para garantizar la seguridad y durabilidad de la torre.

20.1 Fonction de la Tour Éolienne

La tour est l'élément de support qui place le rotor et les mécanismes qui l'accompagnent à la hauteur idoine pour capter le vent avec la maximale efficacité. Elle est construite sur une base de béton armé (fondation) et fixée à celle-ci avec des boulons. Elle doit être suffisamment résistante pour supporter tout le poids et les efforts du vent, de la neige, etc.

La hauteur de la tour est critique: à plus grande hauteur, plus grande vitesse du vent et moindre turbulence. La vitesse du vent augmente approximativement de 10% pour chaque 10 mètres de hauteur supplémentaire en zones rurales.

Tours Solener - Ingénierie Espagnole - Résistance Maximale

20.2 Types de Tours

Type	Caractéristiques	Avantages	Désavantages
Tubulaire d'acier	Sections 20-30m avec brides, tronco-conique	Plus grande résistance, esthétique, échelle intérieure	Plus coûteuse, transport complexe
Treillis	Profils d'acier soudés	Moitié de matériau, économique, légère	Aspect visuel, maintenance complexe
Mât haubané	Mince, soutenue par câbles tenseurs	Économie poids et coût, transport facile	Accès difficile, zones agricoles problématiques

20.3 Tours Tubulaires d'Acier

Dans le cas des grands aérogénérateurs on utilise généralement des tours tubulaires d'acier, fabriquées en sections de 20-30 mètres avec brides à chacun des extrêmes, et sont unies avec des boulons "in situ". Les tours sont tronco-coniques, c'est-à-dire avec un diamètre croissant vers la base, dans le but d'augmenter leur résistance et en même temps économiser du matériau.

À sa base se trouve généralement l'armoire électrique, à travers laquelle on agit sur les éléments de génération et qui abrite tout le système de câblage qui provient de la nacelle, ainsi que le transformateur qui élève la tension. À l'intérieur ou à l'extérieur il a des échelles pour accéder à la partie supérieure. Au niveau du sol se trouve une porte pour l'accès à l'intérieur.

20.4 Tours de Treillis

Sont fabriquées en utilisant des profils d'acier soudés. L'avantage basique des tours de treillis est son coût, puisque pour sa fabrication on requiert seulement la moitié de matériau que dans une tour tubulaire. Le principal désavantage de ce type de tours est son apparence visuelle. En tout cas, pour raisons esthétiques, les tours de treillis ont disparu pratiquement dans les grands aérogénérateurs modernes.

Sont très communes en Inde, bien qu'on les trouve dans d'autres pays comme Allemagne et USA. Pour aérogénérateurs Solener de basse puissance (jusqu'à 15 kW), les tours de treillis continuent étant une option économique et efficace.

20.5 Tours de Mât Haubané

Beaucoup des aérogénérateurs petits sont construits avec de minces tours de mât soutenues par des câbles tenseurs. L'avantage est l'économie de poids, et par conséquent, de coût. Les désavantages sont le difficile accès aux zones autour de la tour, ce qui les fait moins appropriées pour zones agricoles.

Les tours tubulaires sont celles qui offrent une vue plus agréable, mais sont les plus coûteuses et, à moins qu'elles ne soient articulées pour les abaisser, sont aussi celles qui offrent plus de difficultés au moment d'effectuer la maintenance de la turbine. Les tours avec tenseurs sont les moins coûteuses.

20.6 Fondation

La fondation se réalise avec du béton armé avec un treillis de fer pour le maintenir à sa place. On réalise un trou suffisamment grand (dépendra de la hauteur) pour supporter les forts vents que reçoit l'aérogénérateur. Plus grande sera la hauteur, les moments de force que reçoit la partie supérieure de l'aérogénérateur seront plus grands.

Conception de fondation:
- Volume de béton: dépend de charges et type de sol
- Armature: treillis de fer selon calcul structurel
- Boulons d'ancrage: enchâssés dans le béton
- Profondeur typique: 1.5-3 mètres

Considérations:
- Résistance au vent: minimum 150 km/h
- Facteur de sécurité: 2.5-3.0
- Vérification par ingénieur structurel obligatoire

20.7 Mise à Terre

Autour de la fondation se place un conducteur nu de cuivre de protection, la mise à terre. Dans le cas où tombe un rayon sur l'aérogénérateur descendrait par les conducteurs qui s'installent dans la tour pour tel effet et toute l'énergie se verserait à terre.

Système de mise à terre:
- Conducteur: cuivre nu 35-50 mm²
- Piques: 3 piques de 2m chacune, séparées 5m
- Résistance: inférieure à 10 ohms
- Connexion: soudure exothermique

Vérification:
- Mesure de résistance annuelle
- Inspection visuelle semestrielle
- Maintenance selon normative locale

20.8 Installation de la Tour

Le processus d'installation de la tour suit le suivant procédure:

Excavation du trou selon dimensions calculées
Placement du treillis de fer (armature)
Versement de béton armé
Attendre durcissement du béton (minimum 28 jours)
Installation de la mise à terre
Montage des sections de la tour
Union de sections avec boulons et soudures
Vérification de soudures au moyen d'ultrasons
Placement de la nacelle avec cordes de soutien
Installation du rotor et pales
Connexions électriques intérieures

20.9 Matériaux de Construction

Composant	Matériau	Traitement	Durabilité
Tour tubulaire	Acier S355	Galvanisé à chaud + peinture	> 25 ans
Tour treillis	Acier profilé	Galvanisé à chaud	> 25 ans
Câbles tenseurs	Acier galvanisé	Galvanisé + PVC	> 20 ans
Boulons et brides	Acier grade 8.8	Galvanisé	> 25 ans
Fondation	Béton HA-25	Imperméabilisation	> 50 ans

20.10 Maintenance des Tours

Inspection visuelle: Chaque 6-12 mois, vérifier corrosion, déformations, fissures
Serrage de boulons: Chaque 12-24 mois, vérifier torque selon spécifications
Vérification de soudures: Chaque 5 ans, au moyen d'ultrasons
Câbles tenseurs: Chaque 12 mois, vérifier tension et état d'ancrages
Peinture: Chaque 10-15 ans, retouche de peinture protectrice
Fondation: Chaque 5 ans, inspection de fissures ou tassements
Mise à terre: Chaque 12 mois, mesure de résistance
Échelles: Chaque 12 mois, vérification de marches et protections

20.11 Normative et Certifications

Normative	Description	Domaine
IEC 61400-1	Exigences de conception d'aérogénérateurs	International
IEC 61400-2	Exigences pour petites turbines	International
Eurocode 3	Conception de structures d'acier	Europe
CTE DB-SE-A	Sécurité structurelle: acier	Espagne
CTE DB-SE-C	Sécurité structurelle: fondations	Espagne

20.12 Considérations de Sécurité

Considérations importantes:
- La fondation doit être conçue par ingénieur structurel qualifié
- Vérification de soudures obligatoire au moyen d'ultrasons
- La mise à terre doit respecter normative locale
- Inspections périodiques obligatoires selon normative
- Maintenance préventive essentielle pour garantir durée de vie
- En zones sismiques, conception spéciale selon normative sismique
- En zones de haute kéraunicité, protection contre rayons obligatoire

Résumé du Chapitre 20: Les tours éoliennes sont des éléments structurels critiques qui doivent supporter des charges extrêmes de vent, neige et possibles charges sismiques. Solener offre trois types principaux: tubulaires d'acier (plus grande résistance et esthétique), treillis (plus économiques) et mât haubané (moindre coût). La fondation de béton armé avec armature de fer et mise à terre est essentielle. Les matériaux doivent être de haute qualité avec traitements anticorrosion pour garantir une durée de vie supérieure à 25 ans. La maintenance préventive périodique est essentielle pour garantir la sécurité et durabilité de la tour.

20.1 Function of the Wind Tower

The tower is the support element that places the rotor and the mechanisms that accompany it at the ideal height to capture the wind with maximum efficiency. It is built on a reinforced concrete base (foundation) and fixed to it with bolts. It must be sufficiently resistant to withstand all the weight and the efforts of the wind, snow, etc.

The height of the tower is critical: at greater height, greater wind speed and less turbulence. Wind speed increases approximately 10% for each additional 10 meters of height in rural areas.

Solener Towers - Spanish Engineering - Maximum Resistance

20.2 Types of Towers

Type	Characteristics	Advantages	Disadvantages
Steel tubular	Sections 20-30m with flanges, frustoconical	Greater resistance, aesthetic, interior ladder	More expensive, complex transport
Lattice	Welded steel profiles	Half material, economical, light	Visual aspect, complex maintenance
Guyed mast	Thin, supported by tension cables	Weight and cost savings, easy transport	Difficult access, problematic agricultural areas

20.3 Steel Tubular Towers

In the case of large wind turbines, steel tubular towers are generally used, manufactured in sections of 20-30 meters with flanges at each end, and are joined with bolts "in situ". The towers are frustoconical, that is with an increasing diameter towards the base, in order to increase their resistance and at the same time save material.

At its base is generally the electrical cabinet, through which the generation elements are acted upon and which houses the entire wiring system that comes from the nacelle, as well as the transformer that raises the voltage. Inside or outside it has ladders to access the upper part. At ground level there is a door for access to the interior.

20.4 Lattice Towers

They are manufactured using welded steel profiles. The basic advantage of lattice towers is their cost, since for their manufacture only half the material is required than in a tubular tower. The main disadvantage of this type of towers is their visual appearance. In any case, for aesthetic reasons, lattice towers have practically disappeared in modern large wind turbines.

They are very common in India, although they are found in other countries such as Germany and the USA. For Solener low-power wind turbines (up to 15 kW), lattice towers remain an economical and efficient option.

20.5 Guyed Mast Towers

Many small wind turbines are built with thin mast towers supported by tension cables. The advantage is weight savings, and therefore, cost. The disadvantages are the difficult access to the areas around the tower, which makes them less appropriate for agricultural areas.

Tubular towers are the ones that offer a more pleasant view, but they are the most expensive and, unless they are articulated to lower them, they are also the ones that offer more difficulties when it comes to carrying out turbine maintenance. Towers with tensioners are the least expensive.

20.6 Foundation

The foundation is made with reinforced concrete with an iron lattice to keep it in place. A hole large enough is made (it will depend on the height) to support the strong winds that the wind turbine receives. The greater the height, the force moments that the upper part of the wind turbine receives will be greater.

Foundation design:
- Concrete volume: depends on loads and soil type
- Reinforcement: iron lattice according to structural calculation
- Anchor bolts: embedded in concrete
- Typical depth: 1.5-3 meters

Considerations:
- Wind resistance: minimum 150 km/h
- Safety factor: 2.5-3.0
- Verification by qualified structural engineer mandatory

20.7 Grounding

Around the foundation a bare copper protection conductor is placed, the grounding. In the event that a lightning strikes the wind turbine, it would go down through the conductors that are installed in the tower for that effect and all the energy would be discharged to ground.

Grounding system:
- Conductor: bare copper 35-50 mm²
- Rods: 3 rods of 2m each, separated 5m
- Resistance: less than 10 ohms
- Connection: exothermic welding

Verification:
- Annual resistance measurement
- Semiannual visual inspection
- Maintenance according to local regulations

20.8 Tower Installation

The tower installation process follows the following procedure:

Excavation of the hole according to calculated dimensions
Placement of the iron lattice (reinforcement)
Pouring of reinforced concrete
Wait for concrete curing (minimum 28 days)
Installation of grounding
Assembly of tower sections
Joining sections with bolts and welds
Verification of welds by ultrasound
Placement of the nacelle with support ropes
Installation of rotor and blades
Interior electrical connections

20.9 Construction Materials

Component	Material	Treatment	Durability
Tubular tower	S355 steel	Hot-dip galvanized + paint	> 25 years
Lattice tower	Profiled steel	Hot-dip galvanized	> 25 years
Tension cables	Galvanized steel	Galvanized + PVC	> 20 years
Bolts and flanges	Grade 8.8 steel	Galvanized	> 25 years
Foundation	HA-25 concrete	Waterproofing	> 50 years

20.10 Tower Maintenance

Visual inspection: Every 6-12 months, verify corrosion, deformations, cracks
Bolt tightening: Every 12-24 months, verify torque according to specifications
Weld verification: Every 5 years, by ultrasound
Tension cables: Every 12 months, verify tension and anchor status
Paint: Every 10-15 years, touch-up of protective paint
Foundation: Every 5 years, inspection of cracks or settlements
Grounding: Every 12 months, resistance measurement
Ladders: Every 12 months, verification of steps and protections

20.11 Regulations and Certifications

Regulation	Description	Scope
IEC 61400-1	Design requirements for wind turbines	International
IEC 61400-2	Requirements for small turbines	International
Eurocode 3	Design of steel structures	Europe
CTE DB-SE-A	Structural safety: steel	Spain
CTE DB-SE-C	Structural safety: foundations	Spain

20.12 Safety Considerations

Important considerations:
- Foundation must be designed by qualified structural engineer
- Weld verification mandatory by ultrasound
- Grounding must comply with local regulations
- Periodic inspections mandatory according to regulations
- Preventive maintenance essential to guarantee lifespan
- In seismic zones, special design according to seismic regulations
- In high keraunicity zones, lightning protection mandatory

Chapter 20 Summary: Wind towers are critical structural elements that must withstand extreme loads of wind, snow and possible seismic loads. Solener offers three main types: steel tubular (greater resistance and aesthetic), lattice (more economical) and guyed mast (lower cost). The reinforced concrete foundation with iron reinforcement and grounding is essential. Materials must be of high quality with anti-corrosion treatments to guarantee a lifespan greater than 25 years. Periodic preventive maintenance is essential to guarantee the safety and durability of the tower.

20.1 وظيفة البرج الرياحي

البرج هو عنصر الدعم الذي يضع الدوار والآليات التي ترافقه على الارتفاع المناسب لالتقاط الرياح بأقصى كفاءة. يتم بناؤه على قاعدة من الخرسانة المسلحة (أساس) ومثبت عليه بمسامير. يجب أن يكون مقاومًا بما يكفي لتحمل كل الوزن وجهود الرياح والثلج وما إلى ذلك.

ارتفاع البرج حاسم: كلما زاد الارتفاع، زادت سرعة الرياح وقلت الاضطرابات. تزداد سرعة الرياح بنسبة تقريبية 10% لكل 10 أمتار إضافية من الارتفاع في المناطق الريفية.

أبراج Solener - هندسة إسبانية - أقصى مقاومة

20.2 أنواع الأبراج

النوع	الخصائص	المزايا	العيوب
أنبوبي فولاذي	أقسام 20-30م مع شفات، جذعي مخروطي	مقاومة أكبر، جمالية، سلم داخلي	أكثر تكلفة، نقل معقد
شبكي	ملفات فولاذية ملحومة	نصف المادة، اقتصادية، خفيفة	مظهر بصري، صيانة معقدة
صارية مشدودة	رفيعة، مدعومة بكابلات شد	توفير الوزن والتكلفة، نقل سهل	وصول صعب، مناطق زراعية إشكالية

20.3 الأبراج الأنبوبية الفولاذية

في حالة توربينات الرياح الكبيرة، تُستخدم عادةً الأبراج الأنبوبية الفولاذية، المصنعة في أقسام من 20-30 مترًا مع شفات في كل من الأطراف، ويتم توحيدها بمسامير "في الموقع". الأبراج جذعية مخروطية، أي بقطر متزايد نحو القاعدة، بهدف زيادة مقاومتها وفي نفس الوقت توفير المواد.

في قاعدتها يوجد عادةً الخزانة الكهربائية، التي يتم من خلالها العمل على عناصر التوليد والتي تؤوي نظام الأسلاك بالكامل الذي يأتي من الغلاف، بالإضافة إلى المحول الذي يرفع الجهد. في الداخل أو الخارج يحتوي على سلالم للوصول إلى الجزء العلوي. على مستوى الأرض يوجد باب للوصول إلى الداخل.

20.4 أبراج الشبكية

يتم تصنيعها باستخدام ملفات فولاذية ملحومة. الميزة الأساسية لأبراج الشبكية هي تكلفتها، حيث أنه لتصنيعها يتطلب فقط نصف المادة الموجودة في البرج الأنبوبي. العيب الرئيسي لهذا النوع من الأبراج هو مظهرها البصري. في أي حال، لأسباب جمالية، اختفت أبراج الشبكية عمليًا في توربينات الرياح الكبيرة الحديثة.

شائعة جدًا في الهند، رغم أنها موجودة في دول أخرى مثل ألمانيا والولايات المتحدة. لتوربينات الرياح Solener منخفضة الطاقة (حتى 15 كيلوواط)، تظل أبراج الشبكية خيارًا اقتصاديًا وفعالاً.

20.5 أبراج الصارية المشدودة

العديد من توربينات الرياح الصغيرة مبنية بأبراج صارية رفيعة مدعومة بكابلات شد. الميزة هي توفير الوزن، وبالتالي، التكلفة. العيوب هي الوصول الصعب إلى المناطق حول البرج، مما يجعلها أقل ملاءمة للمناطق الزراعية.

الأبراج الأنبوبية هي التي تقدم منظرًا أكثر متعة، لكنها الأكثر تكلفة، وما لم تكن مفصلية لخفضها، فهي أيضًا التي تقدم المزيد من الصعوبات عند إجراء صيانة التوربين. الأبراج ذات المشدات هي الأقل تكلفة.

20.6 الأساس

يتم الأساس بالخرسانة المسلحة مع شبكة حديدية للحفاظ عليها في مكانها. يتم عمل ثقب كبير بما فيه الكفاية (سيعتمد على الارتفاع) لتحمل الرياح القوية التي يتلقاها توربين الرياح. كلما زاد الارتفاع، ستكون لحظات القوة التي يتلقاها الجزء العلوي من توربين الرياح أكبر.

تصميم الأساس:
- حجم الخرسانة: يعتمد على الأحمال ونوع التربة
- التسليح: شبكة حديدية حسب الحساب الإنشائي
- مسامير التثبيت: مدمجة في الخرسانة
- العمق النموذجي: 1.5-3 أمتار

اعتبارات:
- مقاومة الرياح: الحد الأدنى 150 كم/ساعة
- عامل الأمان: 2.5-3.0
- التحقق من قبل مهندس إنشائي مؤهل إلزامي

20.7 التأريض

حول الأساس يتم وضع موصل نحاسي عاري للحماية، التأريض. في حالة سقوط صاعقة على توربين الرياح، سينزل عبر الموصلات التي يتم تثبيتها في البرج لهذا الغرض وستتدفق كل الطاقة إلى الأرض.

نظام التأريض:
- الموصل: نحاس عاري 35-50 مم²
- الأعمدة: 3 أعمدة بطول 2م لكل منها، مفصولة 5م
- المقاومة: أقل من 10 أوم
- الاتصال: لحام حراري

التحقق:
- قياس المقاومة سنويًا
- الفحص البصري نصف سنوي
- الصيانة وفقًا للوائح المحلية

20.8 تركيب البرج

تتبع عملية تركيب البرج الإجراء التالي:

حفر الثقب وفقًا للأبعاد المحسوبة
وضع الشبكة الحديدية (التسليح)
صب الخرسانة المسلحة
انتظار تصلب الخرسانة (28 يومًا على الأقل)
تركيب التأريض
تجميع أقسام البرج
ربط الأقسام بالمسامير واللحامات
التحقق من اللحامات بالموجات فوق الصوتية
وضع الغلاف بحبال الدعم
تركيب الدوار والشفرات
الاتصالات الكهربائية الداخلية

20.9 مواد البناء

المكون	المادة	المعالجة	المتانة
برج أنبوبي	فولاذ S355	مجلفن على الساخن + طلاء	> 25 سنة
برج شبكي	فولاذ مشكل	مجلفن على الساخن	> 25 سنة
كابلات الشد	فولاذ مجلفن	مجلفن + PVC	> 20 سنة
المسامير والشفات	فولاذ درجة 8.8	مجلفن	> 25 سنة
الأساس	خرسانة HA-25	عزل مائي	> 50 سنة

20.10 صيانة الأبراج

الفحص البصري: كل 6-12 شهرًا، التحقق من التآكل، التشوهات، الشقوق
شد المسامير: كل 12-24 شهرًا، التحقق من عزم الدوران وفقًا للمواصفات
التحقق من اللحامات: كل 5 سنوات، بالموجات فوق الصوتية
كابلات الشد: كل 12 شهرًا، التحقق من التوتر وحالة المراسي
الطلاء: كل 10-15 سنة، إعادة طلاء الطلاء الواقي
الأساس: كل 5 سنوات، فحص الشقوق أو الترسبات
التأريض: كل 12 شهرًا، قياس المقاومة
السلالم: كل 12 شهرًا، التحقق من الدرجات والحمايات

20.11 اللوائح والشهادات

اللوائح	الوصف	النطاق
IEC 61400-1	متطلبات تصميم توربينات الرياح	دولي
IEC 61400-2	متطلبات التوربينات الصغيرة	دولي
اليوروكود 3	تصميم الهياكل الفولاذية	أوروبا
CTE DB-SE-A	السلامة الإنشائية: فولاذ	إسبانيا
CTE DB-SE-C	السلامة الإنشائية: أساسات	إسبانيا

20.12 اعتبارات السلامة

اعتبارات مهمة:
- يجب أن يتم تصميم الأساس من قبل مهندس إنشائي مؤهل
- التحقق من اللحامات إلزامي بالموجات فوق الصوتية
- يجب أن يتوافق التأريض مع اللوائح المحلية
- الفحوصات الدورية إلزامية وفقًا للوائح
- الصيانة الوقائية ضرورية لضمان العمر الافتراضي
- في المناطق الزلزالية، تصميم خاص وفقًا للوائح الزلزالية
- في مناطق الكيراونية العالية، الحماية من الصواعق إلزامية

ملخص الفصل 20: الأبراج الريحية هي عناصر إنشائية حرجة يجب أن تتحمل أحمالًا قصوى من الرياح والثلج والأحمال الزلزالية المحتملة. تقدم Solener ثلاثة أنواع رئيسية: أنبوبية فولاذية (مقاومة أكبر وجمالية)، شبكية (أكثر اقتصادًا) وصارية مشدودة (تكلفة أقل). أساس الخرسانة المسلحة مع تسليح حديدي وتأريض ضروري. يجب أن تكون المواد عالية الجودة مع معالجات مضادة للتآكل لضمان عمر افتراضي يزيد عن 25 سنة. الصيانة الوقائية الدورية ضرورية لضمان سلامة ومتانة البرج.

20.1 عملکرد برج بادی

برج عنصر پشتیبانی است که روتور و مکانیسم‌هایی که آن را همراهی می‌کنند را در ارتفاع مناسب برای گرفتن باد با حداکثر کارایی قرار می‌دهد. بر روی پایه‌ای از بتن مسلح (فونداسیون) ساخته شده و با پیچ‌ها به آن متصل شده است. باید به اندازه کافی مقاوم باشد تا تمام وزن و تلاش‌های باد، برف و غیره را تحمل کند.

ارتفاع برج حیاتی است: در ارتفاع بیشتر، سرعت باد بیشتر و آشفتگی کمتر است. سرعت باد تقریباً 10% برای هر 10 متر ارتفاع اضافی در مناطق روستایی افزایش می‌یابد.

برج‌های Solener - مهندسی اسپانیا - حداکثر مقاومت

20.2 انواع برج‌ها

نوع	ویژگی‌ها	مزایا	معایب
لوله‌ای فولادی	بخش‌های 20-30م با فلنج‌ها، تنه مخروطی	مقاومت بیشتر، زیبایی، نردبان داخلی	گران‌تر، حمل و نقل پیچیده
مشبک	پروفیل‌های فولادی جوش داده شده	نصف ماده، اقتصادی، سبک	ظاهر بصری، نگهداری پیچیده
دکل مهار شده	نازک، پشتیبانی شده توسط کابل‌های کششی	صرفه‌جویی وزن و هزینه، حمل و نقل آسان	دسترسی دشوار، مناطق کشاورزی مشکل‌ساز

20.3 برج‌های لوله‌ای فولادی

در مورد توربین‌های بادی بزرگ معمولاً از برج‌های لوله‌ای فولادی استفاده می‌شود، که در بخش‌های 20-30 متر با فلنج‌ها در هر یک از انتهاها ساخته شده‌اند، و با پیچ‌ها "در محل" به هم متصل می‌شوند. برج‌ها تنه مخروطی هستند، یعنی با قطر افزایشی به سمت پایه، به منظور افزایش مقاومت آنها و در عین حال صرفه‌جویی در مواد.

در پایه آن معمولاً کابینت الکتریکی قرار دارد، که از طریق آن بر عناصر تولید عمل می‌شود و کل سیستم سیم‌کشی که از گندولا می‌آید را جای می‌دهد، و همچنین ترانسفورماتوری که ولتاژ را افزایش می‌دهد. در داخل یا خارج نردبان‌هایی برای دسترسی به قسمت بالایی دارد. در سطح زمین دری برای دسترسی به داخل وجود دارد.

20.4 برج‌های مشبک

با استفاده از پروفیل‌های فولادی جوش داده شده ساخته می‌شوند. مزیت اساسی برج‌های مشبک هزینه آنها است، زیرا برای ساخت آنها فقط نیمی از مواد مورد نیاز در یک برج لوله‌ای مورد نیاز است. عیب اصلی این نوع برج‌ها ظاهر بصری آنها است. در هر حال، به دلایل زیبایی، برج‌های مشبک تقریباً در توربین‌های بادی بزرگ مدرن ناپدید شده‌اند.

آنها در هند بسیار رایج هستند، اگرچه در کشورهای دیگر مانند آلمان و ایالات متحده یافت می‌شوند. برای توربین‌های بادی Solener با توان کم (تا 15 کیلووات)، برج‌های مشبک همچنان یک گزینه اقتصادی و کارآمد هستند.

20.5 برج‌های دکل مهار شده

بسیاری از توربین‌های بادی کوچک با برج‌های دکل نازک که توسط کابل‌های کششی پشتیبانی می‌شوند ساخته شده‌اند. مزیت صرفه‌جویی در وزن، و بنابراین، هزینه است. معایب دسترسی دشوار به مناطق اطراف برج است، که آنها را برای مناطق کشاورزی کمتر مناسب می‌کند.

برج‌های لوله‌ای آنهایی هستند که منظره دلپذیرتری ارائه می‌دهند، اما گران‌ترین هستند و، مگر اینکه مفصلی باشند تا آنها را پایین بیاورند، همچنین آنهایی هستند که هنگام انجام نگهداری توربین مشکلات بیشتری ارائه می‌دهند. برج‌های با مهارکننده‌ها کم‌هزینه‌ترین هستند.

20.6 فونداسیون

فونداسیون با بتن مسلح با یک شبکه آهنی برای نگه داشتن آن در محل انجام می‌شود. یک سوراخ به اندازه کافی بزرگ (به ارتفاع بستگی دارد) برای تحمل بادهای شدیدی که توربین بادی دریافت می‌کند انجام می‌شود. هر چه ارتفاع بیشتر باشد، لحظات نیرویی که قسمت بالایی توربین بادی دریافت می‌کند بزرگتر خواهد بود.

طراحی فونداسیون:
- حجم بتن: به بارها و نوع خاک بستگی دارد
- تسلیح: شبکه آهنی طبق محاسبه سازه‌ای
- پیچ‌های لنگر: تعبیه شده در بتن
- عمق معمول: 1.5-3 متر

ملاحظات:
- مقاومت در برابر باد: حداقل 150 کیلومتر بر ساعت
- ضریب ایمنی: 2.5-3.0
- تأیید توسط مهندس سازه واجد شرایط الزامی

20.7 ارتینگ

اطراف فونداسیون یک هادی مسی عریان محافظ قرار می‌گیرد، ارتینگ. در صورتی که صاعقه‌ای به توربین بادی برخورد کند، از طریق هادی‌هایی که برای این منظور در برج نصب شده‌اند پایین می‌آید و تمام انرژی به زمین تخلیه می‌شود.

سیستم ارتینگ:
- هادی: مس عریان 35-50 میلی‌متر مربع
- میله‌ها: 3 میله 2 متری هر کدام، جدا شده 5 متر
- مقاومت: کمتر از 10 اهم
- اتصال: جوش حرارتی

تأیید:
- اندازه‌گیری مقاومت سالانه
- بازرسی بصری نیمه سالانه
- نگهداری مطابق با مقررات محلی

20.8 نصب برج

فرآیند نصب برج رویه زیر را دنبال می‌کند:

حفر سوراخ طبق ابعاد محاسبه شده
قرار دادن شبکه آهنی (تسلیح)
ریختن بتن مسلح
منتظر ماندن برای سخت شدن بتن (حداقل 28 روز)
نصب ارتینگ
مونتاژ بخش‌های برج
اتصال بخش‌ها با پیچ‌ها و جوش‌ها
تأیید جوش‌ها با اولتراسوند
قرار دادن گندولا با طناب‌های پشتیبانی
نصب روتور و پره‌ها
اتصالات الکتریکی داخلی

20.9 مواد ساخت

جزء	ماده	معالجه	دوام
برج لوله‌ای	فولاد S355	گالوانیزه گرم + رنگ	> 25 سال
برج مشبک	فولاد پروفیل شده	گالوانیزه گرم	> 25 سال
کابل‌های کششی	فولاد گالوانیزه	گالوانیزه + PVC	> 20 سال
پیچ‌ها و فلنج‌ها	فولاد درجه 8.8	گالوانیزه	> 25 سال
فونداسیون	بتن HA-25	عایق‌بندی	> 50 سال

20.10 نگهداری برج‌ها

بازرسی بصری: هر 6-12 ماه، تأیید خوردگی، تغییر شکل‌ها، ترک‌ها
سفت کردن پیچ‌ها: هر 12-24 ماه، تأیید گشتاور طبق مشخصات
تأیید جوش‌ها: هر 5 سال، با اولتراسوند
کابل‌های کششی: هر 12 ماه، تأیید کشش و وضعیت لنگرها
رنگ: هر 10-15 سال، تجدید رنگ محافظ
فونداسیون: هر 5 سال، بازرسی ترک‌ها یا نشست‌ها
ارتینگ: هر 12 ماه، اندازه‌گیری مقاومت
نردبان‌ها: هر 12 ماه، تأیید پله‌ها و حفاظت‌ها

20.11 مقررات و گواهینامه‌ها

مقررات	توضیحات	حوزه
IEC 61400-1	الزامات طراحی توربین‌های بادی	بین‌المللی
IEC 61400-2	الزامات برای توربین‌های کوچک	بین‌المللی
یوروکد 3	طراحی سازه‌های فولادی	اروپا
CTE DB-SE-A	ایمنی سازه‌ای: فولاد	اسپانیا
CTE DB-SE-C	ایمنی سازه‌ای: فونداسیون‌ها	اسپانیا

20.12 ملاحظات ایمنی

ملاحظات مهم:
- فونداسیون باید توسط مهندس سازه واجد شرایط طراحی شود
- تأیید جوش‌ها با اولتراسوند الزامی است
- ارتینگ باید با مقررات محلی مطابقت داشته باشد
- بازرسی‌های دوره‌ای طبق مقررات الزامی است
- نگهداری پیشگیرانه برای تضمین عمر مفید ضروری است
- در مناطق لرزه‌ای، طراحی خاص طبق مقررات لرزه‌ای
- در مناطق با کائرونیسیته بالا، حفاظت در برابر صاعقه الزامی است

خلاصه فصل 20: برج‌های بادی عناصر سازه‌ای حیاتی هستند که باید بارهای شدید باد، برف و بارهای لرزه‌ای احتمالی را تحمل کنند. Solener سه نوع اصلی ارائه می‌دهد: لوله‌ای فولادی (مقاومت بیشتر و زیبایی)، مشبک (اقتصادی‌تر) و دکل مهار شده (هزینه کمتر). فونداسیون بتن مسلح با تسلیح آهنی و ارتینگ ضروری است. مواد باید با کیفیت بالا با معالجات ضد خوردگی برای تضمین عمر مفید بیشتر از 25 سال باشند. نگهداری پیشگیرانه دوره‌ای برای تضمین ایمنی و دوام برج ضروری است.

20.1 Função da Torre Eólica

A torre é o elemento de suporte que coloca o rotor e os mecanismos que o acompanham à altura idônea para captar o vento com a máxima eficiência. Está construída sobre uma base de concreto armado (fundação) e fixada a esta com parafusos. Deve ser suficientemente resistente para aguentar todo o peso e os esforços do vento, neve, etc.

A altura da torre é crítica: a maior altura, maior velocidade do vento e menor turbulência. A velocidade do vento aumenta aproximadamente 10% por cada 10 metros de altura adicional em zonas rurais.

Torres Solener - Engenharia Espanhola - Máxima Resistência

20.2 Tipos de Torres

Tipo	Características	Vantagens	Desvantagens
Tubular de aço	Seções 20-30m com flanges, tronco-cônica	Maior resistência, estética, escada interior	Mais cara, transporte complexo
Treliça	Perfis de aço soldados	Metade de material, econômica, leve	Aspecto visual, manutenção complexa
Mastro estaiado	Fina, sustentada por cabos tensores	Economia peso e custo, fácil transporte	Difícil acesso, zonas agrícolas problemáticas

20.3 Torres Tubulares de Aço

No caso dos grandes aerogeradores geralmente se utilizam torres tubulares de aço, fabricadas em seções de 20-30 metros com flanges em cada um dos extremos, e são unidas com parafusos "in situ". As torres são tronco-cônicas, é dizer com um diâmetro crescente para a base, com o fim de aumentar sua resistência e ao mesmo tempo economizar material.

Em sua base está geralmente o armário elétrico, através do qual se atua sobre os elementos de geração e que abriga todo o sistema de cabeamento que provém da nacele, assim como o transformador que eleva a tensão. No interior ou exterior tem escadas para acessar a parte superior. Ao nível do solo se encontra uma porta para o acesso ao interior.

20.4 Torres de Treliça

São fabricadas utilizando perfis de aço soldados. A vantagem básica das torres de treliça é seu custo, posto que para sua fabricação se requer só a metade de material que em uma torre tubular. A principal desvantagem deste tipo de torres é sua aparência visual. Em qualquer caso, por razões estéticas, as torres de treliça desapareceram praticamente nos grandes aerogeradores modernos.

São muito comuns na Índia, embora se encontrem em outros países como Alemanha e EE.UU. Para aerogeradores Solener de baixa potência (até 15 kW), as torres de treliça continuam sendo uma opção econômica e eficiente.

20.5 Torres de Mastro Estaiado

Muitos dos aerogeradores pequenos estão construídos com finas torres de mastro sustentadas por cabos tensores. A vantagem é a economia de peso, e por consequência, de custo. As desvantagens são o difícil acesso às zonas ao redor da torre, o que as faz menos apropriadas para zonas agrícolas.

As torres tubulares são as que oferecem uma vista mais agradável, mas são as mais caras e, a menos que estejam articuladas para arriá-las, são também as que oferecem mais dificuldades à hora de efetuar a manutenção da turbina. As torres com tensores são as menos custosas.

20.6 Fundação

A fundação se realiza com concreto armado com um enredado de ferro para mantê-lo em seu sitio. Se realiza um buraco suficientemente grande (dependerá da altura) para suportar os fortes ventos que recebe o aerogerador. Quanto maior seja a altura, os momentos de força que recebe a parte superior do aerogerador serão maiores.

Desenho de fundação:
- Volume de concreto: depende de cargas e tipo de solo
- Armadura: enredado de ferro segundo cálculo estrutural
- Parafusos de ancoragem: embutidos no concreto
- Profundidade típica: 1.5-3 metros

Considerações:
- Resistência ao vento: mínimo 150 km/h
- Fator de segurança: 2.5-3.0
- Verificação por engenheiro estrutural obrigatória

20.7 Aterramento

Ao redor da fundação se coloca um condutor nu de cobre de proteção, o aterramento. No caso de que caia um raio no aerogerador baixaria pelos condutores que se instalam na torre para tal efeito e toda a energia se voltaria a terra.

Sistema de aterramento:
- Condutor: cobre nu 35-50 mm²
- Hastes: 3 hastes de 2m cada uma, separadas 5m
- Resistência: menor de 10 ohms
- Conexão: solda exotérmica

Verificação:
- Medição de resistência anual
- Inspeção visual semestral
- Manutenção segundo normativa local

20.8 Instalação da Torre

O processo de instalação da torre segue o seguinte procedimento:

Escavação do buraco segundo dimensões calculadas
Colocação do enredado de ferro (armadura)
Vertido de concreto armado
Esperar cura do concreto (mínimo 28 dias)
Instalação do aterramento
Montagem das seções da torre
União de seções com parafusos e soldas
Verificação de soldas mediante ultrassons
Colocação da nacele com cordas de sustentação
Instalação do rotor e pás
Conexões elétricas interiores

20.9 Materiais de Construção

Componente	Material	Tratamento	Durabilidade
Torre tubular	Aço S355	Galvanizado a quente + pintura	> 25 anos
Torre treliça	Aço perfilado	Galvanizado a quente	> 25 anos
Cabos tensores	Aço galvanizado	Galvanizado + PVC	> 20 anos
Parafusos e flanges	Aço grau 8.8	Galvanizado	> 25 anos
Fundação	Concreto HA-25	Impermeabilização	> 50 anos

20.10 Manutenção de Torres

Inspeção visual: Cada 6-12 meses, verificar corrosão, deformações, fissuras
Aperto de parafusos: Cada 12-24 meses, verificar torque segundo especificações
Verificação de soldas: Cada 5 anos, mediante ultrassons
Cabos tensores: Cada 12 meses, verificar tensão e estado de ancoragens
Pintura: Cada 10-15 anos, retoque de pintura protetora
Fundação: Cada 5 anos, inspeção de fissuras ou assentamentos
Aterramento: Cada 12 meses, medição de resistência
Escadas: Cada 12 meses, verificação de degraus e proteções

20.11 Normativa e Certificações

Normativa	Descrição	Âmbito
IEC 61400-1	Requisitos de desenho de aerogeradores	Internacional
IEC 61400-2	Requisitos para pequenas turbinas	Internacional
Eurocódigo 3	Desenho de estruturas de aço	Europa
CTE DB-SE-A	Segurança estrutural: aço	Espanha
CTE DB-SE-C	Segurança estrutural: fundações	Espanha

20.12 Considerações de Segurança

Considerações importantes:
- A fundação deve ser desenhada por engenheiro estrutural qualificado
- Verificação de soldas obrigatória mediante ultrassons
- O aterramento deve cumprir normativa local
- Inspeções periódicas obrigatórias segundo normativa
- Manutenção preventiva essencial para garantir vida útil
- Em zonas sísmicas, desenho especial segundo normativa sísmica
- Em zonas de alta keraunicidade, proteção contra raios obrigatória

Resumo do Capítulo 20: As torres eólicas são elementos estruturais críticos que devem suportar cargas extremas de vento, neve e possíveis cargas sísmicas. Solener oferece três tipos principais: tubulares de aço (maior resistência e estética), treliça (mais econômicas) e mastro estaiado (menor custo). A fundação de concreto armado com armadura de ferro e aterramento é essencial. Os materiais devem ser de alta qualidade com tratamentos anticorrosão para garantir uma vida útil superior a 25 anos. A manutenção preventiva periódica é essencial para garantir a segurança e durabilidade da torre.

20.1 风力塔的功能

塔是将转子和伴随它的机构放置在适当高度以最大效率捕获风的支撑元件。它建在钢筋混凝土基础(地基)上,并用螺栓固定。它必须足够坚固以承受所有重量以及风、雪等的努力。

塔的高度至关重要:高度越高,风速越大,湍流越小。在农村地区,每增加10米高度,风速大约增加10%。

Solener塔 - 西班牙工程 - 最大阻力

20.2 塔的类型

类型	特征	优点	缺点
钢管	20-30米段带法兰,截头圆锥形	更大的阻力,美观,内部楼梯	更贵,运输复杂
格子	焊接钢型材	一半材料,经济,轻	视觉外观,维护复杂
拉索桅杆	细,由张力电缆支撑	节省重量和成本,运输容易	难以进入,农业区域有问题

20.3 钢管塔

在大型风力涡轮机的情况下,通常使用钢管塔,制造成20-30米的段,每端都有法兰,并用螺栓"在现场"连接。塔是截头圆锥形的,即直径向基部增加,以增加其阻力并同时节省材料。

在其基部通常是电气柜,通过它作用于发电元件,并容纳来自机舱的整个布线系统,以及升高电压的变压器。在内部或外部有楼梯通往上部。在地面层有一扇门通往内部。

20.4 格子塔

使用焊接钢型材制造。格子塔的基本优点是其成本,因为制造它只需要管塔中材料的一半。这种类型塔的主要缺点是其视觉外观。无论如何,由于美学原因,格子塔在现代大型风力涡轮机中几乎消失了。

它们在印度非常常见,尽管也可以在德国和美国等其他国家找到。对于Solener低功率风力涡轮机(高达15千瓦),格子塔仍然是一种经济高效的选择。

20.5 拉索桅杆塔

许多小型风力涡轮机由张力电缆支撑的细桅杆塔建造。优点是节省重量,因此节省成本。缺点是难以进入塔周围的区域,这使得它们不太适合农业区域。

管塔是提供更令人愉悦的视图的塔,但它们是最昂贵的,并且除非它们被铰接以降低它们,否则它们也是在进行涡轮机维护时提供更多困难的塔。带张紧器的塔是最便宜的。

20.6 基础

基础用钢筋混凝土和铁网制成,以保持其位置。进行足够大的孔(取决于高度)以承受风力涡轮机接收的强风。高度越大,风力涡轮机上部接收的力矩将越大。

基础设计:
- 混凝土体积:取决于载荷和土壤类型
- 加固:根据结构计算的铁网
- 锚栓:嵌入混凝土中
- 典型深度:1.5-3米

考虑因素:
- 抗风性:最低150公里/小时
- 安全系数:2.5-3.0
- 合格结构工程师的验证是强制性的

20.7 接地

在基础周围放置裸铜保护导体,接地。如果闪电击中风力涡轮机,它将通过为这种效果安装在塔中的导体下降,所有能量将流入大地。

接地系统:
- 导体:裸铜35-50平方毫米
- 棒:每根2米的3根棒,间隔5米
- 电阻:小于10欧姆
- 连接:放热焊接

验证:
- 年度电阻测量
- 半年度目视检查
- 根据当地法规进行维护

20.8 塔的安装

塔的安装过程遵循以下程序:

根据计算尺寸挖掘孔
放置铁网(加固)
浇筑钢筋混凝土
等待混凝土固化(至少28天)
安装接地
塔段的组装
用螺栓和焊接连接段
通过超声波验证焊接
用支撑绳放置机舱
安装转子和叶片
内部电气连接

20.9 建筑材料

组件	材料	处理	耐久性
管塔	S355钢	热浸镀锌 + 涂料	> 25年
格子塔	型材钢	热浸镀锌	> 25年
张力电缆	镀锌钢	镀锌 + PVC	> 20年
螺栓和法兰	8.8级钢	镀锌	> 25年
基础	HA-25混凝土	防水	> 50年

20.10 塔的维护

目视检查: 每6-12个月,验证腐蚀、变形、裂缝
螺栓紧固: 每12-24个月,根据规格验证扭矩
焊接验证: 每5年,通过超声波
张力电缆: 每12个月,验证张力和锚的状态
涂料: 每10-15年,保护涂料的修补
基础: 每5年,检查裂缝或沉降
接地: 每12个月,电阻测量
楼梯: 每12个月,验证台阶和保护

20.11 法规和认证

法规	描述	范围
IEC 61400-1	风力涡轮机的设计要求	国际
IEC 61400-2	小型涡轮机的要求	国际
欧洲规范3	钢结构设计	欧洲
CTE DB-SE-A	结构安全:钢	西班牙
CTE DB-SE-C	结构安全:基础	西班牙

20.12 安全考虑

重要考虑因素:
- 基础必须由合格的结构工程师设计
- 通过超声波强制验证焊接
- 接地必须符合当地法规
- 根据法规强制进行定期检查
- 预防性维护对于保证使用寿命至关重要
- 在地震区域,根据地震法规进行特殊设计
- 在高雷暴区域,强制防雷

第20章摘要: 风力塔是关键的结构元件,必须承受风、雪和可能的地震载荷的极端载荷。Solener提供三种主要类型:钢管(更大的阻力和美观)、格子(更经济)和拉索桅杆(更低的成本)。带铁加固和接地的钢筋混凝土基础是必不可少的。材料必须是高质量的,具有防腐处理,以保证超过25年的使用寿命。定期的预防性维护对于保证塔的安全性和耐用性至关重要。

20.1 Функция ветряной башни

Башня - это опорный элемент, который размещает ротор и механизмы, которые его сопровождают, на подходящей высоте для захвата ветра с максимальной эффективностью. Она построена на железобетонном основании (фундамент) и зафиксирована на нем болтами. Она должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать весь вес и усилия ветра, снега и т.д.

Высота башни критична: при большей высоте, большая скорость ветра и меньшая турбулентность. Скорость ветра увеличивается примерно на 10% на каждые дополнительные 10 метров высоты в сельских районах.

Башни Solener - Испанская инженерия - Максимальное сопротивление

20.2 Типы башен

Тип	Характеристики	Преимущества	Недостатки
Стальная трубчатая	Секции 20-30м с фланцами, усеченно-коническая	Большее сопротивление, эстетика, внутренняя лестница	Более дорогая, сложный транспорт
Решетчатая	Сварные стальные профили	Половина материала, экономичная, легкая	Визуальный аспект, сложное обслуживание
Мачта на растяжках	Тонкая, поддерживаемая натяжными кабелями	Экономия веса и стоимости, легкий транспорт	Трудный доступ, проблемные сельскохозяйственные зоны

20.3 Стальные трубчатые башни

В случае больших ветряных турбин обычно используются стальные трубчатые башни, изготовленные в секциях 20-30 метров с фланцами на каждом из концов, и соединены болтами "на месте". Башни усеченно-конические, то есть с увеличивающимся диаметром к основанию, с целью увеличения их сопротивления и в то же время экономии материала.

В ее основании обычно находится электрический шкаф, через который действуют на элементы генерации и который вмещает всю систему проводки, которая поступает из гондолы, а также трансформатор, который повышает напряжение. Внутри или снаружи есть лестницы для доступа к верхней части. На уровне земли находится дверь для доступа внутрь.

20.4 Решетчатые башни

Изготовлены с использованием сварных стальных профилей. Основное преимущество решетчатых башен - их стоимость, поскольку для их изготовления требуется только половина материала, чем в трубчатой башне. Основной недостаток этого типа башен - их визуальный вид. В любом случае, по эстетическим причинам, решетчатые башни практически исчезли в современных больших ветряных турбинах.

Они очень распространены в Индии, хотя встречаются и в других странах, таких как Германия и США. Для ветряных турбин Solener низкой мощности (до 15 кВт) решетчатые башни остаются экономичным и эффективным вариантом.

20.5 Башни на растяжках

Многие малые ветряные турбины построены с тонкими мачтовыми башнями, поддерживаемыми натяжными кабелями. Преимущество - экономия веса, и, следовательно, стоимости. Недостатки - трудный доступ к зонам вокруг башни, что делает их менее подходящими для сельскохозяйственных зон.

Трубчатые башни - это те, которые предлагают более приятный вид, но они самые дорогие и, если они не шарнирные для их опускания, они также те, которые предлагают больше трудностей при выполнении обслуживания турбины. Башни с натяжителями - самые дешевые.

20.6 Фундамент

Фундамент выполняется с железобетоном с железной сеткой для удержания его на месте. Выполняется достаточно большое отверстие (будет зависеть от высоты) для поддержки сильных ветров, которые получает ветряная турбина. Чем больше высота, моменты силы, которые получает верхняя часть ветряной турбины, будут больше.

Проектирование фундамента:
- Объем бетона: зависит от нагрузок и типа почвы
- Армирование: железная сетка согласно структурному расчету
- Анкерные болты: встроены в бетон
- Типичная глубина: 1.5-3 метра

Соображения:
- Сопротивление ветру: минимум 150 км/ч
- Коэффициент безопасности: 2.5-3.0
- Проверка квалифицированным структурным инженером обязательна

20.7 Заземление

Вокруг фундамента размещается медный проводник защиты, заземление. В случае, если молния ударит в ветряную турбину, она спустится по проводникам, которые устанавливаются в башне для этого эффекта, и вся энергия будет сброшена на землю.

Система заземления:
- Проводник: медь без изоляции 35-50 мм²
- Стержни: 3 стержня по 2м каждый, разделенные 5м
- Сопротивление: менее 10 ом
- Соединение: экзотермическая сварка

Проверка:
- Годовое измерение сопротивления
- Полугодовой визуальный осмотр
- Обслуживание согласно местным нормативам

20.8 Установка башни

Процесс установки башни следует следующей процедуре:

Выкапывание отверстия согласно рассчитанным размерам
Размещение железной сетки (армирование)
Заливка железобетона
Ожидание затвердевания бетона (минимум 28 дней)
Установка заземления
Монтаж секций башни
Соединение секций болтами и сварками
Проверка сварок ультразвуком
Размещение гондолы с поддерживающими веревками
Установка ротора и лопастей
Внутренние электрические соединения

20.9 Строительные материалы

Компонент	Материал	Обработка	Долговечность
Трубчатая башня	Сталь S355	Горячеоцинкованная + краска	> 25 лет
Решетчатая башня	Профилированная сталь	Горячеоцинкованная	> 25 лет
Натяжные кабели	Оцинкованная сталь	Оцинкованная + ПВХ	> 20 лет
Болты и фланцы	Сталь класса 8.8	Оцинкованная	> 25 лет
Фундамент	Бетон HA-25	Гидроизоляция	> 50 лет

20.10 Обслуживание башен

Визуальный осмотр: Каждые 6-12 месяцев, проверка коррозии, деформаций, трещин
Затяжка болтов: Каждые 12-24 месяца, проверка момента согласно спецификациям
Проверка сварок: Каждые 5 лет, ультразвуком
Натяжные кабели: Каждые 12 месяцев, проверка натяжения и состояния анкеров
Краска: Каждые 10-15 лет, подкраска защитной краски
Фундамент: Каждые 5 лет, осмотр трещин или оседаний
Заземление: Каждые 12 месяцев, измерение сопротивления
Лестницы: Каждые 12 месяцев, проверка ступеней и защит

20.11 Нормативные акты и сертификации

Нормативный акт	Описание	Область
IEC 61400-1	Требования к проектированию ветряных турбин	Международный
IEC 61400-2	Требования для малых турбин	Международный
Еврокод 3	Проектирование стальных конструкций	Европа
CTE DB-SE-A	Структурная безопасность: сталь	Испания
CTE DB-SE-C	Структурная безопасность: фундаменты	Испания

20.12 Соображения безопасности

Важные соображения:
- Фундамент должен быть спроектирован квалифицированным структурным инженером
- Проверка сварок обязательна ультразвуком
- Заземление должно соответствовать местным нормативам
- Периодические инспекции обязательны согласно нормативам
- Профилактическое обслуживание существенно для гарантии срока службы
- В сейсмических зонах, специальное проектирование согласно сейсмическим нормативам
- В зонах высокой кераунической активности, защита от молний обязательна

Резюме главы 20: Ветряные башни - это критические структурные элементы, которые должны выдерживать экстремальные нагрузки ветра, снега и возможных сейсмических нагрузок. Solener предлагает три основных типа: стальные трубчатые (большее сопротивление и эстетика), решетчатые (более экономичные) и мачта на растяжках (меньшая стоимость). Железобетонный фундамент с железным армированием и заземлением необходим. Материалы должны быть высокого качества с антикоррозионными обработками для гарантии срока службы более 25 лет. Периодическое профилактическое обслуживание существенно для гарантии безопасности и долговечности башни.