DIBt-PG WEA Nº 186 ',%W

Documentos del 'HXWVFKHV�,QVWLWXW�I�U�%DXWHFKQLN�±�Instituto Alemán de la Construcción

Serie B Cuaderno 8

1RUPDWLYD�SDUD�$HURJHQHUDGRUHV

Influencias y comprobaciones de estabilidad para torre y cimentación

Edición Marzo de 2004

Deutsches Institut für Bautechnik - DIBt -, Berlin

Esta normativa fue elaborada por el grupo de trabajo “Aerogeneradores” del 'HXWVFKHV�,QVWLWXW�I�U�%DXWHFKQLN��',%W��– Instituto alemán de la construcción, Berlín. Eran miembros de este grupo de trabajo:

Dr.-Ing. Faber (desde 02. 2002) Prof. Dr.-Ing. Harte Sra. Dipl.-Ing. Häusler (desde 09. 2003) Dr.-Ing. Hortmanns Dipl.-Ing. Jepsen Dipl.-Ing. Kröning

Dr.-Ing. Lehmann (hasta 12. 2002) Dipl.-Ing. Nath Dipl.-Ing. Neumann Dr.-Ing. Nieser Dipl.-Ing. Rees Prof. Dr.-Ing. Schaumann Prof. Dr.-Ing. Schmidt Dipl.-Ing. Schulte

Dr.-Ing. Seidel Dipl.-Ing. Uhrig Dipl.-Ing. Wolf

Germanischer Lloyd, Hamburg Bergische Universität, Wuppertal Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin PSP Technologien GmbH, Aachen ENERCON GmbH, Aurich Deutsches Windenergie-Institut, Offshore and Certification Center GmbH, Cuxhaven Germanischer Lloyd, Hamburg Germanischer Lloyd, Hamburg Innenministerium Schleswig-Holstein, Kiel Deutsches Institut für Bautechnik, Berlin aerodyn Energiesysteme GmbH, Rendsburg Universität Hannover Universität Duisburg-Essen Ministerium für Städtebau und Wohnen, Kultur und Sport des Landes Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf REpower Systems AG, Osnabrück TÜV Süddeutschland, München Pfleiderer Wind Energy GmbH, Klagenfurt, Österreich

ËQGLFH

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�� &DPSR�GH�DSOLFDFLyQ

Esta normativa es válida para la comprobación de la estabilidad de la torre y la cimentación de aerogeneradores. Contiene además reglamentaciones acerca de influencias que actúan sobre la instalación eólica en su totalidad, inclusive los coeficientes de seguridad correspondientes en las que se debe basar la determinación de las variables intrínsecas (véase párrafo 8.2.3) que actúan desde la máquina sobre la torre y la cimentación para su evaluación, basándose en las especificaciones de DIN EN 61400-1. La evaluación de la máquina en sí no es objeto de esta normativa.

Para los requisitos de seguridad de la máquina es válido DIN EN 61400-1.

Aerogeneradores cuya área de barrido del rotor es menor que 40 m2 y que producen una corriente alterna de menos de 1000 V o continua de menos de 1500 V se pueden comprobar según DIN EN 61400-2.

El sistema de seguridad debe constar de dos sistemas de freno independientes entre sí que arranquen de manera automática, y, en caso de fallo de un sistema de freno, los demás sistemas deben ser capaces de frenar el rotor hasta alcanzar un número de revoluciones no crítico y de pararlo.

La construcción, el dimensionamiento y la realización de la torre y la cimentación de aerogeneradores están sujetos a las reglamentaciones técnicas para construcciones comparables como soportes de antenas, chimeneas, pilotes y similares, siempre que en esta normativa no se dispongan reglamentaciones distintas.

Además, se especifican los requisitos de inspección y mantenimiento de la instalación para asegurar la estabilidad de torre y cimentación por el periodo de vida útil previsto en el diseño.

La normativa no tiene en cuenta las particularidades de aerogeneradores erigidos en mar abierto, el mar del norte y el báltico (instalaciones offshore).

�� &RQFHSWRV�\�GHQRPLQDFLRQHV

����&RQFHSWRV

Las definiciones de los conceptos siguientes deben entenderse en el contexto de las reglas de esta normativa. Puede darse el caso que difieran de definiciones utilizadas para cálculos del rendimiento energético o en otras reglamentaciones.

Aerogenerador:

Instalación que transforma la energía cinética del viento en energía eléctrica.

Torre:

Parte de un aerogenerador que soporta la máquina, y eventualmente obenques.

Máquina:

La parte técnico-mecánica del aerogenerador dispuesta sobre la torre que incluye entre otros las palas y el buje, el eje, la multiplicadora, los componentes de control y electro-técnicos, el generador, los cojinetes y los frenos.

Vida útil según diseño:

La duración calculada en la que se basa el diseño del aerogenerador1.

Potencia nominal2:

La máxima potencia constante que resulta de la curva de

potencia.

Número de revoluciones nominal nR:

El número de revoluciones del rotor por minuto al que, a la velocidad nominal del viento, se alcanza la potencia nominal.

Marcha en vacío:

El estado en el que el generador está preparado para funcionar, pero sin generar potencia de salida, y en el que el rotor gira lentamente.

Velocidad media del viento vm:

La velocidad del viento promediada en un periodo de 10 minutos Velocidad del viento 50 años vm50:

La velocidad media del viento que se alcanza o supera una vez en 50 años como media estadística (corresponde a una probabilidad anual de excederse de 0,02)

Velocidad de referencia vref‘3:

La velocidad del viento de 50 años a 10 m de altura en

terreno llano y abierto.

Velocidad del viento de 1 año vm1:

La velocidad media del viento que se alcanza o supera una vez al año como media estadística.

Media anual de la velocidad del viento vave:

Velocidad del viento promediada sobre varios años.

Ráfaga 50 años ve50:���* La velocidad del viento promediada sobre 3 s que se alcanza o supera una vez en 50 años como media estadística.

Ráfaga 1 año ve1:

La velocidad del viento promediada sobre 3 s que se alcanza o supera una vez al año como media estadística.

Velocidad nominal del viento vn4:

La mínima velocidad media del viento a la que se alcanza la potencia nominal.

1 Generalmente, la vida útil real será mayor que la vida útil según el diseño. 2 En DIN EN 61400-1, se utiliza el concepto de “potencia de cálculo”. 3 En DIN EN 61400-1, Vref (V mayúscula) designa la velocidad del viento de 50 años a la altura del buje que es

la relevante para el diseño de la máquina. 4 En DIN EN 61400-1, se utiliza el concepto de “velocidad del viento de cálculo”.

• Velocidad de conexión v in:

La mínima velocidad media del viento a la que funciona el aerogenerador.

• Velocidad de corte vout:

la máxima velocidad media del viento a la que funciona el aerogenerador.

• Factor de ráfaga G:

Valor proporcional de la carga artificial estática en relación a la carga del viento que corresponde a la velocidad media del viento.

����'HQRPLQDFLRQHV

$� Superficie

a Distanc ia ho r izonta l en t re los e jes de dos

torres de aerogeneradores contiguos

cf Coeficiente aerodinámico de fuerza

'� Diámetro del rotor

F Fuerza, carga

I� Frecuencia propia

I� Frecuencia de excitación del rotor en marcha

*� Factor de ráfaga . . .

K� Al tura del cent ro del rotor (al tura de buje) sobre el ter reno, al tura de la torre

, � � Intensidad de turbulencias

0� Momento

P� Número de palas, exponente de la curva de Wöhler

P � Masa de hielo

1� Número de ciclos

nR Número de revoluc iones nominal de l rotor

T� Pres ión de velocidad (presión de remanso)

� � �5� Radio del rotor

s D is t anc ia h or i zon ta l s i n d imens ión en t re l os e jes de l as t o r res de dos

generad ores con t i guos re fer i da al di ámetro del rotor

7� � Duración de las in f luencias

t s Profundidad de la pala en la punta con extrapolac ión l ineal del canto delantero y t rasero

tw Máxima profundidad de la pala cerca de la base

vm50 Viento de 50 años

vm1 Viento de 1 año

Y � � � Ráfaga de 50 años

ve1 Ráfaga de 1 año

vhub Veloc idad de l v ien to a l a a l tu ra de l bu je

vref Ve loc idad de re ferenc ia

8

vave Media anual de la velocidad del viento a la altura del buje

vout Velocidad de corte

Y� Velocidad de conexión

vr Velocidad del viento nominal

x, y, z Coordenadas (véase figura 2)

z Altura sobre el terreno

α� Exponente de rugosidad del terreno

�� Ángulo de dirección del viento

Coeficiente de seguridad parcial para la influencia

� Coeficiente de seguridad parcial para la resistencia

� Decremento logarítmico de amortiguación

�� Valor proporcional referente a la profundidad de la pala, = ts/tw

�� Ordenada longitudinal sin dimensión en la pala

� Densidad del aire

� Densidad del hielo

σ� Tensión

σ� Amplitud de oscilación de tensión

6XEtQ G L F H V

d Valores de cálculo

k Valores característicos

��'RFXPHQWDFLyQ�GH�OD�FRQVWUXFFLyQ

Pertenecen a la documentación técnica de la construcción:

A Especificaciones técnicas del aerogenerador que contengan sobre todo los siguientes datos:

1 Denominación del modelo

2 Fabricante 3 Configuración (hoja de tipo)

4 Sistema de control y de freno

5 Tipo de pala

6 Datos de servicio necesarios para la determinación de las influencias y el dimensionamiento de la torre

B Plano general de la instalación y eventualmente plano de situación .

C Descripción de la construcción de la torre y la cimentación con los

siguientes datos:

1 Zona de velocidad del viento.

2 Duración de la vida útil según diseño.

3 Condiciones geotécnicas.

D Variables intrínsecas para las comprobaciones de la torre y la cimentación y otros documentos para el dimensionamiento.

E Comprobaciones de estabilidad para la torre y la cimentación (comprobaciones en estado límite de capacidad de carga y de aptitud de uso) inclusive comprobaciones de oscilación.

F Planos de construcción para torre y cimentación con toda la información necesaria y requisitos técnicos para la realización de construcciones de acero (véase serie de normativas DIN 18800) y de construcciones de hormigón armado y pretensado (véase serie de normativas DIN 1045).

G Instrucciones de montaje (p.ej. instrucciones de tensado).

H Informe pericial sobre la cimentación (informe geotécnico) de un experto acreditado.

Además, debe estar disponible la siguiente documentación sobre los aerogeneradores: I Informes periciales en los que se han de formular las condiciones de

construcción y servicio del aerogenerador.

1 Informe pericial de un experto acreditado para la confirmación de las variables intrínsecas para la comprobación de torre y cimentación (informe de cargas).

2 Informe pericial de un experto acreditado para la comprobación de los componentes mecánicos inclusive las instalaciones de seguridad (informe de la máquina).

3 Informe pericial de un experto acreditado para la comprobación de las palas.

Otros documentos que el experto encargado del informe de la máquina ha de examinar:

J Instrucciones de servicio

K Protocolo de puesta en marcha (formulario)

L Libro de obligaciones de mantenimiento (véase párrafo 13)

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��5HJODPHQWDFLRQHV�GH�OD�FRQVWUXFFLyQ

Siempre que no se disponga otra cosa en esta normativa, son válidas las reglamentaciones de la construcción, especialmente DIN 1055-1 y DIN 1055-45 en lo referente a las influencias, las normativas básicas de la serie de normativas DIN 18 800 y las normativas específicas DIN 4131 y DIN 4133 para construcciones de acero, la serie de normativas DIN 1045 y DIN 4228 para construcciones de hormigón armado y pretensado, así como DIN 1054 para el terreno de construcción.

Las reglamentaciones de esta normativa hacen referencia a las normativas DIN correspondientes. Alternativamente, se pueden utilizar en su lugar los Eurocodes introducidos por las autoridades de la construcción (ENV) junto con los documentos nacionales de aplicación (NAD) pertinentes para Alemania. En tanto que no se especifique otra cosa en esta normativa, (véase p.ej. 10.1.3 y 10.1.4), no se permite una mezcla con las reglamentaciones nacionales.

0DWHULDOHV

Sólo se podrán utilizar materiales que cumplan los requisitos de las Reglamentaciones de la Construcción. Según los reglamentos de la inspección de construcción, la utilización de otros materiales requiere una comprobación específica de aptitud, p.ej. mediante una aprobación general por parte de la inspección de construcción o un permiso para el caso individual.

�� ,QIOXHQFLDV

���� *HQHUDOLGDGHV

Hay que suponer las influencias sobre el aerogenerador según lo especificado en DIN EN 61400-1. Adicionalmente, hay que tener en cuenta otras influencias según párrafo 6.

���� &DUJDV�GH�LQHUFLD�\�GH�JUDYHGDG

������� &DUJDV�GH�JUDYHGDG�SHUPDQHQWHV��FDUJDV�SURSLDV� Los valores característicos de las cargas propias se determinan con los valores de cálculo según DIN 1055-1. Si se utilizan materiales que no estén incluidos en estas normativas, hay que tomar como base de la determinación de las cargas el peso específico real de estos materiales.

������ )XHU]DV�FHQWUtIXJDV

En el caso de instalaciones con un sistema de orientación por motor, generalmente pueden dejarse de lado las fuerzas centrífugas si la velocidad de la orientación es de un máximo de 15/R en Û�V�\�OD�DFHOHUDFLyQ�GHO�SURSXOVRU�GHO�VLVWHPD�GH�RUientación de un máximo de 450/R2 en Û�V2, donde R es el radio del rotor en m.

������ )XHU]DV�GH�LQHUFLD�SRU�H[FHQWULFLGDGHV�GH�PDVDV

Se deben considerar las máximas excentricidades de masa y aerodinámicas fijadas para la fabricación del rotor.

Además, se han de determinar las fuerzas de inercia adicionales de excentricidades de masa como consecuencia de cargas de hielo para el caso que 1 pala no presente hielo (véase párrafo 6.4.6) si no se puede excluir con seguridad el servicio bajo cargas de hielo.

5 En tanto que no se disponga otra cosa en esta normativa, son válidas las reglamentaciones correspondientes de la edición de agosto de 1986 de DIN 1055-4 hasta que se publique la siguiente edición.

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������7HUUHPRWRV

En general, no hace falta tener en cuenta influencias de terremotos excepto para aerogeneradores en las zonas de terremoto 3 y 4 según DIN 4149-1 si puede existir un peligro para personas debido al lugar del emplazamiento.

����� &D U J D V�D H U R G L Q i P L F D V

������ *HQHUDOLGDGHV

Las cargas aerodinámicas se han de determinar según DIN 1055-46 teniendo en cuenta las disposiciones específicas de DIN EN 61400-1 y de esta normativa.

Como valor de cálculo para la densidad del aire, se puede suponer =1,225 kg/m3, a diferencia de lo indicado en DIN 1055-4.

Hay que suponer que la velocidad del viento actúa independientemente de la dirección.

������ &RQGLFLRQHV�GHO�YLHQWR

Hay que determinar las velocidades del viento de 50 años, vm50(z), y de la ráfaga de 50 años, ve50(z), que se pueden suponer en el emplazamiento del aerogenerador según DIN 1055-46.

Con las determinaciones de Y ���� �]��und Y ����� �]� según DIN 1055-46, queda obsoleta la relación según DIN EN 61400-1 entre estas dos velocidades del viento. Lo mismo es válido para la comprobación de los componentes mecánico-técnicos.

NOTA: Hay que tener en cuenta que en DIN EN 61400-1, la velocidad del viento vm50(h) se denomina velocidad del viento de referencia Vref.

Hay que suponer la media anual de la velocidad del viento a la altura del buje, vave, según la ecuación (1) si no se demuestran valores menores específicos para el emplazamiento.

vave = 0,18 ��������� ��� (1)

Los valores para el viento de 1 año, vm1(z), y de la ráfaga de 1 año, ve1(z), se determinan a partir del viento de 50 años, vm50(z), y de la ráfaga de 50 años, ve50(z), respectivamente, mediante multiplicación por el factor 0,8.

El aerogenerador se debe concebir en los cálculos de tipo por lo menos para la zona del viento 2. Además, la instalación se debe comprobar por lo menos para la intensidad de turbulencias de la categoría de turbulencias A según DIN EN 61400-1.

������� ,QIOXHQFLDV�GH�LQVWDODFLRQHV�FRQWLJXDV�VREUH�ODV�FDUJDV�GH�YLHQWR

Para el emplazamiento específico hay que investigar si existe, debido a aumentos de turbulencias locales como consecuencia de influencias de aerogeneradores contiguos, una intensidad de turbulencias mayor que aquélla en la que se basa la concepción de las instalaciones contiguas. El aumento de la turbulencia del entorno en el emplazamiento de un aerogenerador por aerogeneradores contiguos se puede determinar mediante el procedimiento indicado en el anexo A.

Las cargas que actúan sobre el aerogenerador se han de determinar con los parámetros del viento basados en estos valores.

NOTA: Una intensidad de turbulencias aumentada con respecto a los parámetros de la concepción requiere nuevas comprobaciones para componentes mecánico-técnicos del aerogenerador.

6 Hasta la publicación de una edición posterior a la actualmente vigente de agosto de 1986 de DIN 1055-4 son válidas las reglamentaciones correspondientes del anexo B.

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No hace falta tener en cuenta un aumento si se cumplen las siguientes condiciones:

a ����'� para Y �!� �K�������P�V

a ����'� para Y �!� �K�������P�V

Donde:

a Distancia entre los ejes de las torres de dos aerogeneradores contiguos

'� El diámetro de rotor mayor en cada caso

vm50(h) El viento de 50 años a la altura del buje

Para valores intermedios de vm50(h), D se debe interpolar linealmente.

������ &DUJDV�GH�YLHQWR�GXUDQWH�HO�HVWDGR�GH�PRQWDMH�R�PDQWHQLPLHQWR

Para el examen de los estados durante el montaje, se pueden reducir las velocidades del viento vm50(z), o la presión de velocidad resultante de la velocidad del viento respectivamente, en función de la duración de este estado y eventualmente de las medidas de protección elegidas según 1055-47.

Para el examen de los estados de mantenimiento, el fabricante deberá indicar la máxima velocidad media del viento admisible. En el cálculo justificativo hay que tener en cuenta la turbulencia del viento o una velocidad de ráfaga de 9 m/s además de la velocidad media del viento. Hay que asegurar que los trabajos de mantenimiento se realicen con una velocidad media del viento no superior a la indicada por el fabricante.

������ &DUJD�GHO�YLHQWR�FRQ�DFXPXODFLyQ�GH�KLHOR

En caso de acumulación de hielo hay que determinar la carga del viento sobre el área de referencia, aumentada por las capas de hielo en todo el contorno, de los planos de soporte y el cableado (véase párrafo 6.4.6). En armazones deberán utilizarse los coeficientes de fuerza aerodinámica correspondientes al grado de fineza modificado por las capas de hielo.

������ ,QIOXHQFLDV�GH�GHVSUHQGLPLHQWR�GH�OD�FRUULHQWH

Influencias de desprendimiento de la corriente pueden resultar en oscilaciones perpendiculares a la dirección del viento, especialmente en torres con una sección transversal circular o cuasi-circular, véase párrafo 8.4.

����2WUDV�LQIOXHQFLDV

������� ,PSHUIHFFLRQHV��LQIOXHQFLDV�GH�DVHQWDPLHQWRV�LUUHJXODUHV

Además de deformaciones elásticas de la construcción de soporte o del terreno bajo el efecto de cargas exteriores, hay que tener en cuenta las siguientes desviaciones de la vertical del eje de la torre como influencias permanentes:

Inclinación del eje de la torre de 5mm/m para incluir inexactitudes de fabricación o montaje e influencias por radiación solar unilateral.

Inclinación resultante de asentamientos irregulares del terreno o cambio de las condiciones de soporte.8

7 Hasta la publicación de una edición posterior a la actualmente vigente de agosto de 1986 de DIN 1055-4 son válidas las reglamentaciones correspondientes del anexo B.

8 Para cálculos de tipo, se puede suponer como valor razonable para esta influencia una diferencia de asentamiento entre los bordes exteriores de la cimentación de 40 mm o una inclinación de la torre de 3mm/m. En el caso individual, se habrá de confirmar la exactitud de esta suposición mediante un informe geotécnico.

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������)XHU]D�GH�SUHWHQVDGR

Para la fuerza de pretensado de sistemas tensados son válidas las reglamentaciones según DIN 4131.

Con respecto al pretensado de construcciones de hormigón, se tendrá en cuenta DIN 1045-1.

������ ������3UHVLyQ�GHO�VXHOR

Hay que considerar las presiones del suelo con efectos desfavorables (p.e. ubicación en pendientes).

������ ������3UHVLyQ�GH�DJXDV�IUHiWLFDV

Hay que tener en cuenta presiones de aguas freáticas con efecto desfavorable. Si no se justifican valores diferentes, se utilizará un nivel de agua de cálculo a la altura de la superficie del terreno. En zonas de inundaciones, se han de tener en cuenta niveles de agua más altos en correspondencia. En cálculos de tipo, el nivel de agua en el que se basan se debe indicar en la documentación del proyecto.

������ ,QIOXHQFLDV�WpUPLFDV

Como oscilaciones de la parte constante de la temperatura se utilizarán +35 K frente a la temperatura de erección de + 15 °C.

En el caso de torres de acero, no es necesario considerar por separado las influencias térmicas por radiación solar unilateral. Esto no afecta al párrafo 6.4.1. Para torres de hormigón armado o pretensado, según DIN 1055-7, se debe utilizar un componente de temperatura que actúe de modo constante sobre la circunferencia y linealmente variable sobre el espesor de la pared de ¨7 � �= 15 K, así como un componente de temperatura que actúa en forma de coseno sobre un sector de circunferencia de 180Û�\�GH�PRGR�FRQVWDQWH�VREUH�HO�HVSHVRU�GH�OD�SDUHG�

������ &DUJDV�GH�KLHOR

Para instalaciones paradas, se han de determinar las cargas de hielo para todos los componentes de la construcción expuestas a las influencias atmosféricas según DIN 1055-5.

Si no se puede excluir con seguridad un servicio en presencia de cargas de hielo, hay que considerar el hielo en las palas como una masa mE� �� Vupuestamente repartida sobre la longitud de la pala según la figura 1 y la ecuación (2). Se supone que la masa de hielo actúa en el canto delantero del perfil de la pala.

mE(0,5) = cE(R) * (1+ ) * E * tw2 (2) donde: cE(R) = 0,3 * e-0,32R + 0,00675 (3)

m(0,5)

��

ordenada longitudinal sin dimensión sobre la pala

Figura

1: Capas de hielo en las palas de aerogeneradores en servicio

��&RPELQDFLRQHV�GH�LQIOXHQFLDV

Para determinar las solicitaciones hay que combinar las condiciones e influencias exteriores indicadas en DIN EN 61400-1 teniendo en cuenta las disposiciones adicionales en el párrafo 6 según tabla 1 con las condiciones de servicio descritas en el párrafo 7.4 de DIN EN 61400-1.

NOTA: La siguiente tabla 1 corresponde a la tabla 2 de DIN EN 61400-1: 2004, ampliado en combinaciones de influencias a considerar adicionalmente.

Con los grupos asignados de combinaciones de influencias según tabla 1, se definen los coeficientes de seguridad parcial a aplicar en cada caso según tabla 3.

Para los grupos designados con F (fatiga) de combinaciones de influencias sólo hay que realizar la comprobación de resistencia a la fatiga. Aquí se deben acumular las influencias de los diferentes estados de servicio.

Las combinaciones de influencias de los grupos N (normal y extremo), A (extraordinario) y T (transporte y erección) se han de examinar por separado.

Las designaciones en tabla 1 significan:

DLC Combinación de influencias (Design Load Case) véase DIN EN 61400-1: 2004 párrafo NWP Modelo de perfil de viento normal 6.3.1.2 NTM Modelo de turbulencias normales 6.3.1.3 EWM Modelo de velocidades extremas del viento 6.3.2.1 EOG Ráfaga extrema durante servicio 6.3.2.2 EDC Cambio extremo de la dirección del viento 6.3.2.3 ECG Ráfaga coherente extrema 6.3.2.4 ECD Ráfaga coherente extrema con cambio de dirección 6.3.2.5 EWS Gradiente de viento extremo 6.3.2.6

En las condiciones de viento EOG y EDC, los índices 1 y 50 significan un periodo de repetición de 1 año y 50 años respectivamente.

El modelo de velocidad extrema del viento (EWM) se muestra en forma de un modelo de viento turbulento extremo basado en la velocidad media del viento (viento 50 años/viento 1 año) y alternativamente en forma de un modelo de viento extremo estacionario basado en la velocidad de ráfaga (ráfaga 50 años/ráfaga 1 año). El modelo de viento extremo estacionario sólo se puede aplicar en construcciones de torres no susceptibles a oscilaciones según DIN 1055-4.

9 Hasta la publicación de una edición posterior a la actualmente vigente de agosto de 1986 de DIN 1055-4 es válida DIN 1055-4. 1986-08,2.1

��

Los modelos de turbulencias se pueden realizar de la siguiente manera:

1ª alternativa:

Se presentan 3 cálculos representativos con diferentes realizaciones del campo de viento turbulento (diferentes wind-seeds). Hay que mostrar que la media continua de 3 s de la serie temporal de la velocidad del viento alcanza el valor requerido de la ráfaga 50 años/ráfaga 1 año una vez en cada una de las 3 simulaciones en algún punto de la superficie de barrido del rotor. A la vez hay que mostrar que las claves estadísticas del campo de viento turbulento cumplen los requisitos según DIN 61400-1 para las 3 series temporales.

2ª alternativa:

Se presentan 3 cálculos representativos con diferentes realizaciones del campo de viento turbulento (diferentes wind-seeds). Hay que mostrar que la media continua de 3 s de la serie temporal de la velocidad del viento alcanza el valor requerido de la ráfaga 50 años/ráfaga 1 año en cada una de las 3 simulaciones en por lo menos 3 puntos en lugares no contiguos dentro de la superficie de barrido del rotor. En este caso, la prueba de las propiedades estadísticas del campo de velocidad de viento según DIN EN 61400-1 no es necesaria.

NOTA: Para ambas alternativas se deberían seleccionar las 3 simulaciones representativas de entre un número mayor de simulaciones, p. ej. 10.

��

Tabla 1: Combinaciones de influencias "$#&%('*) +,) #*%(-/.0'1-2.(-43 51) +() #6 37-98:-43:-4%4+() ;0;4</=4>(3�3:;/8 #@? A B�A C

'1-D$E FHG FJI4K B(L,L,M KON LPL�B9Q R S:T

UWV�X

X Y Z Y []\^`_

\ 1. Servicio de producción (7.4.1)

1.011 NTM v in ��Y hub ��Y out Solicitaciones con una frecuencia de exceso de más de 104

N

1.1 NTM vin a2b hub acb out N 1.2 NTM vin acb(d(e/fga2b/h�e�i F 1.3 ECD vhub =vr N

1.4 NWP vhub = vr o vout Fallo eléctrico externo

N

1.5 EOG1 vhub = vr o vout Fallo de red N 1.6 EOG50 vhub = vr o vout N 1.7 EWS vhub = vr o vout N 1.8 EDC50 vhub = vr o vout N 1.9 ECG vhub =vr N 1.1011 NWP vhub =vr Cargas de hielo F 1.1111 NWP vhub = vr o vout Influencias de calor N 1.1211 NWP vhub = vr o vout Terremotos A 2. Servicio de producción y aparición de un fallo (7.4.2)

2.1 NWP vin acb(d4e,f0a0b,h�ePi Fallo del sistema de control del servicio

N

2.2 NWP vin agb(d4e(fga0b,h1ePi Fallo del sistema de seguridad o fallo eléctrico anterior

A

2.3 NTM vin acb(d(e/fga2b/h�e�i Fallo del sistema de control del servicio o de seguridad;

F

3. Inicio (7.4.3) 3.1 j NWP vin acb(d(e(f0a0b,h�ePi F 3.2 EOG1 vhub = vr o vout N 3.3 EDC1 vhub = vr o vout N 4. Desconexión normal

4.1 NWP vin acb(d(e(f0a0b,h�ePi F

4.2 EOG1 vhub = vr oder vout N 5. Desconexión de 5.1 NWP vhub = vk o vout N 5.211 NWP vhub = vk o vout Terremotos A 6. Aparcado (parada o marcha en vacío) (7.4.6)

6.011 NWP vhub=vm1(h)12 N

6.1 EWM Periodo de repetición 50 años12

N

6.2 EWM Periodo de repetición 50 años12

Fallo de red A

6.3 EWM Periodo de repetición 1 años12

N

6.4 NTM vhub lnm�o p�q m50(h)12 F 6.511 EDC50 vhub=vm50(h)12 Cargas de hielo A 6.611 NWP vhub=vm1(h)12 Influencias térmicas N r�s

Aparcado después de aparición de un fallo (7.4.2)

7.1 EWM Periodo de repetición 1 año12

A

8. Transporte, montaje, 8.1 a indicar por el fabricante T

8.211 Oscilaciones transversales por corriente

F

10 Los párrafos indicados de DIN EN 61400-1 son válidos también para las combinaciones adicionales de influencias de cada condición de servicio.

11 Combinaciones de influencias a tener en cuenta además de las de DIN EN 61400-1 12 Condiciones de viento según DIN EN 1055-4. Hasta la publicación de una edición posterior a la actualmente

vigente de agosto de 1986 de DIN 1055-4 son válidas las reglamentaciones correspondientes del anexo B.

��

�� ' H W H U P L Q D F L y Q �G H �O D V �Y D U L D E O H V �L Q W U t Q V H F D V �G H �F i O F X O R

����� * HQHUDOLGDGHV

En general, las variables intrínsecas para el cálculo de torre y cimentación se determinarán mediante un cálculo de la dinámica total teniendo en cuenta las reglamentaciones según párrafo 8.2.

Sin embargo, se puede realizar un cálculo simplificado de la estructura de la torre para instalaciones de eje horizontal según párrafo 8.3 si en el servicio continuo está asegurada una distancia suficiente entre las frecuencias propias f0,n de la torre y las frecuencias de excitación fR y fR,m respectivamente según las ecuaciones (4) y (5). El procedimiento simplificado se puede usar también para instalaciones “fuera de servicio”.

fR/f0,1 ������ (4)

fR,m/f0 ,n ����� ó fR, m/f0 ,n ����� (5)

Donde:

fR máxima frecuencia de rotación del rotor en el rango normal de servicio

f0,,1 primera frecuencia p ropia de la torre

fR,m f recuencia de paso de las m palas

f0,,n enésima f recuencia prop ia de la torre

El número n de las frecuencias propias a determinar se debe seleccionar con un valor mínimo tal que la máxima frecuencia propia calculada sea por lo menos un 20% mayor que la frecuencia de paso de la pala.

Las frecuencias propias de la torre para el sistema de oscilación examinado se han de determinar e indicar bajo la suposición de un comportamiento elástico de los materiales. También hay que considerar la inf luencia de la cimentac ión.

Para considerar inseguridades en el cálculo de frecuencias propias, se deben variar los valores obtenidos por cálculo en ± 5%.

En aerogeneradores que no cumplen las ecuaciones (4) y (5) en servicio continuo, es decir que funcionan en el rango cercano a la resonancia, la empresa debe realizar una supervisión de las oscilaciones.

����&iOFXOR�GH�OD�GLQiPLFD�WRWDO��������*HQHUDOLGDGHV

Se deben determinar las solicitaciones de la totalidad del sistema mediante un cálculo de la dinámica total según la teoría de la elasticidad. Hay que tener en cuenta que componentes de influencias pueden tener efectos positivos para algunas comprobaciones. Los componentes individuales de las variables intrínsecas no suelen presentar un transcurso en fase por lo que se seleccionarán los momentos más desfavorables.

En un cálculo de la dinámica total para un intervalo de tiempo no se puede aplicar el procedimiento de los coeficientes de seguridad parcial En este caso se procederá según el párrafo 9.2.

��

������5HTXLVLWRV

En un cálculo de la dinámica total del aerogenerador, se consideran los siguientes parámetros de influencia con respecto al modelo de viento, aerodinámica, dinámica estructural y función.

• Modelo de viento

El modelo de viento debe corresponder a las condiciones según DIN EN 61400-1. Adicionalmente, hay que tener en cuenta lo siguiente:

Las influencias de sotavento de la torre se pueden estimar según la teoría del potencial.

NOTA: Generalmente, se pueden conseguir resultados satisfactorios con una tasa de medición de la velocidad del viento de 4 por segundo y de la carga de 20 por segundo.

Se recomienda un número de por lo menos 10 · 10 puntos (en función del diámetro) en relación al rotor.

En comprobaciones de resistencia a la fatiga, se recomienda un periodo de simulación de 600 segundos por clase de velocidad del viento con una amplitud de clase de aprox. 2,0 m/s.

• Aerodinámica

En el cálculo de las cargas aerodinámicas, se consideran además las siguientes influencias:

- Corrientes de buje y punta

- Pitch de pala, balanceo etc.

- Interrupción de corriente (dynamic stall)

- Comportamiento dinámico en corriente de estela (dynamic wake)

NOTA: En general, se pueden conseguir resultados satisfactorios aplicando la teoría de elemento de pala con 15 elementos por pala.

Dinámica estructural

En el examen de la dinámica estructural, se consideran además las siguientes influencias:

- Rigidez por rotación

- Rigidez de torsión del tren de potencia

- Asentamiento elástico de la máquina

- Rigidez y amortiguación del generador (la red se puede considerar infinitamente rígida)

- Cimentación con propiedades del suelo

NOTA: Generalmente es suficiente tener en cuenta sólo las frecuencias propias < 5 Hz.

Función

Propiedades del regulador se han de representar de manera realista teniendo en cuenta el transcurso del tiempo p. ej. al guiñar y frenar.

19

�

Para todas las combinaciones de influencias excepto DLC6.1, 6.2, 6.3 y 6.5 según tabla 1 hay que calcular con un error de guiñada según el control de servicio, o por lo menos con un error de guiñada�HQ�HO�UDQJR�HQWUH� ��Û�\� � 8Û� Para las combinaciones de influencias DLC6.1, 6.2 y 6.3, hay que suponer el ángulo de error de guiñada según DIN EN 61400-1:2004, 7.4.6, y para DLC 6.5 el cambio extremo de dirección del viento según DIN EN 61400-1: 2004, 6.3.2.3.

������9DULDEOHV�LQWUtQVHFDV

Del cálculo de la dinámica total resultan los transcursos temporales de todas las variables intrínsecas para las combinaciones de influencias examinadas en los cortes transversales relevantes para la concepción de torre y cimentación. Estas variables intrínsecas se determinan para las comprobaciones en el estado límite de la capacidad de carga y aptitud de uso.

Tabla 2: Representación de las variables intrínsecas para comprobaciones en estado límite de capacidad de carga y aptitud de uso respectivamente (denominación de ejes de coordenadas véase figura 2)

Interfaz

Estado límite: Capacidad de carga/aptitud de uso

DLC*' v(h) � Fx t�u v1w Mx My x w t�y z�{ | y z�{ [m/s] } [kN] [kN] [kN] [kNm] [kNm] [kNm] [kNm] [kNm]

max Fx min Fx

max Fy min Fy max Fz min Fz

max Mx min Mx U

maxMy min My maxMz min Mz

max Fres max Mres

*) Combinaciones de influencias, véase párrafo 7

Para la comprobación contra fallos de resistencia y estabilidad así como para la comprobación de la aptitud de uso en estado límite, se puede simplificar e indicar sólo los valores extremos de las variables intrínsecas junto con las demás variables intrínsecas que se dan simultáneamente para los cortes transversales considerados (véase tabla 2).

Generalmente13, las variables intrínsecas para la comprobación de resistencia a la fatiga se pueden indicar de manera simplificada en forma de colectivos de solicitaciones y, si es necesario, con los valores medios correspondientes (véase párrafo 8.6.2).

13 Excepción véase p.ej. párrafo 12.1

20

Figura 2: Sistema de coordenadas para la torre

��

���� &iOFXOR�VLPSOLILFDGR

������ *HQHUDOLGDGHV

El cálculo simplificado sólo se puede aplicar para las comprobaciones de la estructura de la torre en el marco de las reglamentaciones del párrafo 8.1. Se utilizarán las variables intrínsecas determinadas por el cálculo de la dinámica total e indicadas según tabla 2 en el interfaz máquina/torre como influencias sobre la torre. Las variables intrínsecas de todos los demás lugares de la torre se derivarán de estas influencias. Para ello se tendrán en cuenta la magnitud y la dirección de la carga del viento sobre la torre conforme a la respectiva combinación de influencias (véase párrafo 8.3.2).

Simplificando, se pueden suponer todos los componentes de influencias actuando simultáneamente con su valor máximo, o, si es favorable, con su valor mínimo.

Las influencias en el interfaz máquina/torre se pueden utilizar para otras variantes de torres si éstas poseen por lo menos la misma rigidez de flexión y torsión y cumplen las condiciones según la ecuación (5) en servicio continuo.

Cuando se aplica el cálculo simplificado, hay que indicar, además de las variables intrínsecas en el interfaz máquina/torre según párrafo 8.2.3, los momentos de masa y de inercia de masa de la máquina así como las frecuencias propias de la torre en las que se basa el cálculo.

������ 2VFLODFLRQHV�GH�OD�WRUUH�HQ�OD�GLUHFFLyQ�GHO�YLHQWR�SURGXFLGDV�SRU�HO�YLHQWR En comprobaciones según párrafo 8.3.1 para aerogeneradores en el estado "fuera de servicio", se registra el efecto de oscilación de la torre en la dirección del viento, provocado por ráfagas, mediante la aplicación de una carga sustitutiva estática. Si se utiliza el modelo de viento turbulento extremo EWM en un cálculo cuasi-estático, se multiplican las variables intrínsecas que actúan sobre el interfaz máquina/torre así como la carga del viento en la dirección del viento que actúa directamente sobre la torre, ambos a consecuencia de la velocidad media del viento (media 10 minutos), con el factor de ráfaga G. Un procedimiento para la determinación de G se indica en DIN 1055-414.

Si en construcciones de torre no susceptibles de oscilaciones según DIN 1055-4, se calcula con el modelo de viento extremo estacionario EWM basado en el valor medio de 3 s (velocidad de ráfaga), se puede suponer un factor de ráfaga de G = 1.

En comprobaciones según párrafo 8.3.1 para instalaciones en estado de “servicio”, no es necesario tener en cuenta el efecto de oscilación de la torre en la dirección del viento provocado por las ráfagas de viento, es decir el factor de ráfaga se puede suponer de G = 1.

���� 2VFLODFLRQHV�WUDQVYHUVDOHV�SRU�FRUULHQWH

Las solicitaciones resultantes de oscilaciones por corrientes perpendiculares a la dirección del viento (oscilaciones transversales) sobre torres con un corte circular o cuasi-circular se determinan según el procedimiento indicado en DIN 1055-414.

Para la comprobación de las solicitaciones en torres de hormigón armado o pretensado, son válidas las reglamentaciones de DIN 4228:1989-02, A.2.2.

14 Hasta la publicación de una edición posterior a la actualmente vigente de agosto de 1986 de DIN 1055-4 son válidas las reglamentaciones correspondientes del anexo B.

15 Hasta la publicación de una edición posterior a la actualmente vigente de agosto de 1986 de DIN 1055-4 es válida DIN 1055-4. 1986-08,2.1

22

En el cálculo de solicitaciones resultantes de oscilaciones transversales por corrientes, no se debe utilizar la amortiguación aerodinámica (véase 8.5).

����'HFUHPHQWR�GH�DPRUWLJXDFLyQ�ORJDUtWPLFR� La amortiguación total se compone de dos partes, la amortiguación de estructura y la amortiguación aerodinámica. El decremento logarítmico �SDUD�OD�DPRUWLJXDFLón total resulta de

� � { ��� ~ (6)

Donde:

s decremento logarítmico de la amortiguación de estructura

a decremento logarítmico de la amortiguación aerodinámica

En ausencia de valores más exactos, se puede suponer como decremento logarítmico para la amortiguación de estructura

en torres de acero s = 0,015,

en torres de hormigón s = 0,04.

El decremento logarítmico de la amortiguación aerodinámica a se puede determinar según DIN 1055-416. Si no se realiza un cálculo más exacto, se pueden suponer los siguientes valores considerando incluida la influencia de las palas:

en torres de acero a = 0,07

en torres de hormigón a = 0,06

����9DULDEOHV�LQWUtQVHFDV�SDUD�OD�FRPSUREDFLyQ�GH�UHVLVWHQFLD�D�OD�IDWLJD��������5HTXLVLWRV

Para la determinación de las variables intrínsecas para la comprobación de la resistencia a fatiga, hay que considerar las influencias según DIN EN 61400-1 y párrafo 6, los parámetros de influencia según párrafo 8.2.2 y las siguientes reglas:

• En general, se suponen las siguientes frecuencias normales de procesos de arranque y desconexión teniendo en cuenta los aumentos dinámicos al paso de la resonancia de la torre:

- 1000 procesos de arranque y 1000 procesos normales de desconexión al año a Y � � - 50 procesos de arranque y 50 procesos normales de desconexión al año a Y ����� �

• Si no se puede excluir con seguridad un servicio con cargas de hielo, se suponen cargas de hielo según párrafo 6.4.6 en 7 días al año con potencia nominal en los que una pala está libre de hielo, y las demás llevan el 50% de la masa de hielo según figura 1.

16 Hasta la publicación de una edición posterior a la actualmente vigente de agosto 1986 de DIN 1055-4, se pueden realizar los cálculos según la literatura especializada pertinente.

23

• Si no se determina de otra manera, se pueden suponer los siguientes valores de la duración del efecto de las variables intrínsecas por corrientes

- 0,5 años para el estado de montaje, sin máquina

- 1 año para el estado de parada y de mantenimiento, con máquina

• Se debe suponer una vida útil según diseño de la instalación de por lo menos 20

años.

������&ROHFWLYRV�GH�VROLFLWDFLRQHV Si se realiza la comprobación de resistencia a fatiga basándose en colectivos de solicitaciones, éstos se determinarán por cálculo para los cortes transversales considerados mediante simulación de todas las solicitaciones relevantes para la fatiga según párrafo 8.6.1 y se apoyarán eventualmente con mediciones según IECTS 61400-13. Aquí hay que sobreponer las amplitudes de oscilación de las variables intrínsecas de manera desfavorable.

Los colectivos se pueden representar de manera simplificada como envolventes (p.ej. en forma de trapecio) de los colectivos de solicitaciones obtenidos en la simulación. Para todos los componentes de influencia se deberían fijar números de cambio de carga comunes. Se han de indicar los correspondientes valores medios.

NOTA: En general, es suficiente considerar los componentes de influencia empuje de rotor Fx, momento de cabeceo My y momento de torsión de torre Mz. Se pueden suponer el momento de cabeceo y el momento de torsión de torre de 90° desfasado el uno del otro.

�� &RQFHSWR�GH�VHJXULGDG

���� *HQHUDOLGDGHV

Las comprobaciones se realizan para diferentes estados límite mediante procedimientos que utilizan coeficientes de seguridad parcial. Estos estados límite en los que, si se sobrepasan, el plano de soporte deja de cumplir los requisitos del diseño, son

• estados límite de la capacidad de carga

• estados límite de la aptitud de uso

� ��� (VWDGRV�OtP L WH �GH �OD�F DS DF L GDG�GH �F DU J D

En un cálculo de la dinámica total (según párrafo 8.2), se deben suponer las influencias con F = 1,0. Si no se pueden diferenciar partes individuales de influencias en las variables intrínsecas, las comprobaciones de seguridad de soporte se deben realizar con las variables intrínsecas multiplicadas por F donde se ha de utilizar el coeficiente de seguridad parcial mayor del respectivo grupo de combinaciones de influencias según tabla 3.

Hay que tener en cuenta el aumento de las variables intrínsecas por influencias no lineales (p.ej. teoría de 2º orden, estado II). Éste se puede determinar por un cálculo cuasi-estático. En una comprobación con variables intrínsecas calculadas de manera simplificada según párrafo 8.3, se determinan los valores de cálculo de las influencias mediante multiplicación de los valores característicos con los coeficientes de seguridad parcial según tabla 3; para influencias de efecto desfavorable se puede utilizar el coeficiente de seguridad parcial mayor de las influencias de la respectiva combinación de influencias.

Para la comprobación de la resistencia a la fatiga hay que calcular con F = 1,0.

24

Hay que realizar las siguientes comprobaciones en los estados límite de capacidad

de carga: Comprobación contra

• Fallo de resistencia según párrafo 10.1.2

• Fallo de estabilidad según párrafo 10.1.3

• Fatiga según párrafo 10.1.4

Tabla 3: CoeficiHQWHV�GH�VHJXULGDG�SDUFLDO� F de las influencias para comprobaciones en los estados límite de capacidad de carga

Grupo de combinaciones de influencias influencia

N normal y extremo

A extraordinario

T transporte/erección

Cargas de inercia y gravedad desfavorable

1,35*) 1,1 1,25

favorable 1,0 1,0 1,0

pretensado 1,0 1,0 1,0

cargas de viento 1,35 **) 1,1 1,5

fuerzas de función 1,35 1,1 1,5

Influencias térmicas 1,35 - -

Terremotos - 1,0 -

*) Si se comprueba, p.ej. pesando la parte mecánico-técnica de la instalación, que los pesos específicos reales no difieren en más del 5% de los supuestos, se puede calcular con F = 1,1. **) Las variables intrínsecas para torre y cimentación de la combinación de influencias DLC6.1 según tabla 1 se deben determinar tanto con F = 1,35 como con F = 1,5, donde no es necesario tener en cuenta, en el caso de F = 1,5, el flujo diagonal (ángulo de flujo ß=0). La combinación más desfavorable de variables intrínsecas de las dos variantes es la determinante.

����

(VWDGRV�OtPLWH�GH�OD�DSWLWXG�GH�XVR

Se deben determinar los valores de cálculo de las influencias para las comprobaciones en los estados límite de la aptitud de uso con los valores característicos ( F =1,0).

Hay que realizar las siguientes comprobaciones en los estados límite de aptitud de uso:

Comprobación de

• limitación de deformación según párrafo 10.2.2

• limitación de tensión según párrafo 10.2.3

• limitación de anchura de grietas según párrafo 10.2.4

��

���� &RPSUREDFLRQHV�SDUD�OD�WRUUH

10.1 Comprobación en los estados límite de la capacidad de carga

������� Coeficientes de seguridad parcial

Se han de determinar las resistencias considerando los coeficientes de seguridad parcial M según las publicaciones de reglamentos relevantes (véase párrafo 4). 5HVSHFWR� GH� ORV� FRHILFLHQWHV� GH� VHJXULGDG� SDUFLDO� M en la comprobación contra fatiga véase párrafo 10.1.4.

������� Fallo de resistencia

Hay que realizar las comprobaciones con la más desfavorable de todas las combinaciones de influencias de los grupos N, A y T según tabla 1.

Para la comprobación de hormigón armado y pretensado, se utilizará DIN 1045-1. Las variables intrínsecas del fuste de la torre se pueden determinar según la teoría de flexión de tubos si el espesor de la pared es por lo menos de 1/20 del radio. Esto también es válido para comprobaciones locales en el área de aperturas de la torre y para la determinación de solicitaciones por influencias térmicas según párrafo 6.4.5.

En la comprobación para torres de acero, se utiliza la serie de normativas DIN 18800.

En torres tubulares de acero cilíndricos o cónicos, se pueden calcular las tensiones necesarias para la comprobación de seguridad de soporte según la teoría de membranas de conchas. Esto implica para la disminución de las cargas de viento por ejemplo que se puede aplicar la teoría elemental de flexión de tubos. No es necesario tener en cuenta momentos de flexión de conchas por una presión del viento distribuida irregularmente sobre la circunferencia de la torre o tensiones de compresión de perturbaciones marginales en bridas y puntales. En transiciones entre segmentos cilíndricos y cónicos de la torre hay que tener en cuenta las fuerzas de membrana circunferenciales locales resultantes de una desviación de la fuerza y momentos de flexión de concha si no se colocan puntales anulares en estos sitios. Para áreas de la torre debilitadas por aperturas hay que tener en cuenta párrafo 12.2.

NOTA: La realización de la comprobación descrita aquí corresponde en la terminología de DIN 18800-1 a una comprobación elástico-plástica para las variables intrínsecas de la pared de la torre y, sin embargo, a una comprobación elástico-elástica para las variables intrínsecas globales de la torre.

10.1.3 Fallo de estabilidad

Hay que realizar las comprobaciones con la más desfavorable de todas las combinaciones de influencias de los grupos N, A y T según tabla 1.

En la comprobación simplificada de seguridad de abolladuras de segmentos de torres que cumplan la condición de “cilindro circular largo” según la ecuación (29) de DIN 18800-4: 1990-11, se puede sustituir la determinación del coeficiente Cx según la ecuación (30) de DIN 18000-4:1990-11 por la ecuación (7) siguiente:

(7)

Donde:

x tensión de presión axial

x,N parte de la tensión de presión axial de la fuerza normal de la torre

x,N parte de la tensión de presión axial del momento de flexión de la torre

CX,N Coeficiente Cx según la ecuación (30) de DIN 18800-4:1990-11

26

La regla anterior es válida para:

U�W���150,

(l/r)·(t/r)0,5 ����� tipos de acero de construcción S 235 hasta S 355

Donde:

/ longitud del cilindro

r radio del área media del cilindro

t espesor de la pared

La comprobación de seguridad de abolladura para la pared de una torre tubular de acero o de otros componentes de acero en forma de concha se puede realizar también según DINVENV 1993-1-6 en lugar de DIN 18800-4. En particular, se puede realizar también como “comprobación de seguridad de abolladuras apoyado numéricamente mediante cálculo global”, p.ej. mediante análisis de elementos finitos, a condición de que se consideren las condiciones de aplicación mencionadas para las diferentes variantes en los párrafos 8.6 a 8.8 de DINV ENV 1993-1-6.

�������)DOOR�SRU�IDWLJD

Las comprobaciones se realizan con las combinaciones de influencias del grupo F según tabla 1.

En construcciones de torre de acero rige DIN V ENV 1993-1-1 para la comprobación. Se presupone un mantenimiento regular y la inspección periódica según párrafo 13. El coeficiente de seguridad parcial a utilizar se encuentra en la tabla 4.

A diferencia de las reglamentaciones en DINENV 1993-1-1, no se debe utilizar un valor umbral de la resistencia a fatiga para números de ciclo de N>108 (véase figura 3).

Tabla 4: Coeficiente de seguridad parcial� M para comprobaciones contra fatiga de torres de acero

��������������������������������������������� M

Accesibilidad de

los componentes Componentes tolerantes a defectos

Componentes no tolerantes a defectos

Bien 1,0 1,15

Mal 1,15 1,25

NOTA: En general, existen exclusivamente componentes no tolerantes a defecto en aerogeneradores. Bien accesibles son p.ej. tornillos de uniones de bridas anulares y costuras romas en la pared de la torre.

27

Figura 3: Resistencia a la fatiga para acero (curva de Wöhler)

El valor de referencia para la resistencia a fatiga ¨ � �se encuentra según la clase de entalladura en los catálogos de casos de entalladuras de DINV ENV1993-1-1,9.8 o DIN V ENV 1993-3-2, tabla C.1.

En torres de hormigón armado o pretensado, se deben realizar comprobaciones de resistencia a fatiga para el hormigón, el acero del hormigón y el acero pretensado. Se pueden realizar utilizando los procedimientos de comprobación según CEB-FIP Model Code 1990 (DAfStb-Heft 439, párrafo 4.5 y. 4.4 respectivamente). Para aerogeneradores con un número de ciclos nominal Nnom = m nR T0 ��2 109 no es necesaria una comprobación para el hormigón si se cumple la condición según la ecuación (8):

Scd,max ��0,40 + 0,46 Scd,min

(8)

Donde:

Sd = 1,1

c,max

c,min

C

Scd,min = Sd c,min c / fcd,fat

Scd,max = Sd c,max c / fcd,fat

Coeficiente de seguridad parcial para incluir inexactitudes del modelo de cálculo de la tensión.

Magnitud de la máxima tensión de presión de hormigón bajo las combinaciones de influencias del grupo F según tabla 1.

Magnitud de la tensión de presión de hormigón en la zona de presión en el mismo sitio en el que se da c,max, determinado para el valor menor de la influencia (en tensiones de tracción se utiliza

c,min = 0).

Factor para tener en cuenta la distribución desigual de las tensiones de presión de hormigón según cuaderno 439, ecuación (8); simplificando, se puede utilizar c = 1,0.

��

Fcd,fat = 0,85 · cc(t) · fck · (1-fck/250) / c

Valor de cálculo de la resistencia a fatiga del hormigón bajo solicitación de presión

28

fck Resistencia a presión de cilindro característica en N/mm2

� Coeficientes de seguridad parcial para hormigón

� �W�� �EL coeficiente para la consideración del aumento de la resistencia del hormigón en función del tiempo ßcc(t) no se debe fijar en más de 1,0 cuando se aplica la ecuación (7), correspondiendo a una carga primera cíclica a una edad de hormigón de �� ��� GtDV� En caso de carga primera cíclica a una edad de hormigón menor, hay que determinar ßcc(t) < 1,0 y tenerlo en cuenta en la comprobación.

En principio, hay que examinar en el procedimiento simplificado de comprobación:

Amplitud máxima de oscilación

Amplitud de oscilación con la máxima tensión de presión de hormigón c,max,

Amplitud de oscilación con la mínima tensión de presión de hormigón c,min

Amplitud de oscilación con el máximo valor medio de tensión de presión de hormigón

�����&RPSUREDFLyQ�HQ�ORV�HVWDGRV�OtPLWH�GH�OD�DSWLWXG�GH�XVR

������� &RHILFLHQWH�GH�VHJXULGDG�SDUFLDO�

Para las comprobaciones en los estados límite de la aptitud de uso, el coeficiente de seguridad parcial para las magnitudes de resistencia es de M = 1,0.

������� /LPLWDFLyQ�GH�GHIRUPDFLyQ

Si del servicio del aerogenerador no resultan requerimientos especiales, no es necesaria una limitación de deformaciones.

������� /LPLWDFLRQHV�GH�WHQVLyQ

En torres de hormigón armado y pretensado, hay que limitar las tensiones de presión de hormigón para la rara combinación de influencias DLC 1,6 según tabla 1 en 0,6 fck. En caso contrario, se tomarán las medidas sustitutivas según DIN 1045-1:2001-07,11.1.2 (2) .

: Adicionalmente, en torres de hormigón pretensado, se limitarán las tensiones de presión de hormigón bajo la combinación de influencias cuasi-permanentes DLC 1,0 según tabla 1 en 0,45 fck.

En torres de hormigón pretensado con unión hay que realizar la comprobación de descompresión bajo la combinación de influencias cuasi-permanente DLC 1.0 según tabla 1.

������� /LPLWDFLyQ�GH�DQFKXUD�GH�JULHWDV

La comprobación de la limitación de anchura de grietas se debe realizar para una

anchura de grieta calculada de 0,2 mm. Para los componentes de hormigón armado y pretensado sin unión, hay que utilizar la combinación de influencias cuasi-permanentes DLC 1.0 según tabla 1, y para componentes de hormigón pretensado con material compuesto las combinaciones de influencias frecuentes DLC 1.5 y 1.11 según tabla 1. Se utilizarán las influencias térmicas según párrafo 6.4.5.

��

���&RPSUREDFLRQHV�SDUD�OD�FLPHQWDFLyQ

����� &XHUSR�GH�OD�FLPHQWDFLyQ

������� &RQFHSWR�GH�VHJXULGDG

Para comprobaciones de componentes de hormigón armado y pretensado así como para componentes de acero, se aplicará el concepto de seguridad descrito en los párrafos 9 y 10.

������� 3LH]DV�GH�DFHUR�LQVHUWDGDV

Piezas de acero insertadas se han de comprobar según párrafo 10.1.

������� &RPSRQHQWHV�GH�KRUPLJyQ�DUPDGR

Componentes de hormigón armado se han de comprobar según los párrafos 10.1 y 10.2.4. Hay que realizar las comprobaciones de resistencia a fatiga para el hormigón, el hormigón armado y el pretensado y los materiales de unión según párrafo 10.1.4 de esta normativa.

Componentes del cuerpo de la cimentación que se encuentran como máximo medio metro bajo tierra se han de comprobar con una anchura de grieta de 0,2 mm, todos los demás con una anchura de grieta de 0,3 mm.

������� &iOFXOR�GH�SLORWHV

Se ha de determinar la capacidad interna de soporte de los pilotes de la cimentación según los párrafos 11.1.2 y 11.1.3. Hay que realizar la comprobación de la capacidad de carga externa de los pilotes según párrafo 11.2.4.

����� 7HUUHQR�GH�FRQVWUXFFLyQ

������� &RPSRVLFLyQ�GHO�WHUUHQR�GH�FRQVWUXFFLyQ

Hay que asegurar que las propiedades del terreno de construcción en el emplazamiento corresponden a los supuestos en el cálculo estático y dinámico.

Con respecto a los requisitos mínimos de alcance y calidad de los exámenes geotécnicos, hay que asignar las cimentaciones de aerogeneradores a la categoría geotécnica 2 (GK 2) según DIN 1054: 2003-01, 4.2.

������� &RQFHSWR�G H�VHJ X ULG DG

Las comprobaciones de seguridad para el terreno de construcción se han de realizar teniendo en cuenta las disposiciones especiales de esta normativa para los estados límite de la capacidad de carga y la aptitud de uso. Las solicitaciones se determinarán a partir de los valores característicos de las influencias teniendo en cuenta influencias no lineales según párrafo 9.2, punto 2.

Hay que clasificar las solicitaciones en el sentido de DIN 1054 como solicitaciones dinámicas.

En las comprobaciones, se asignan las combinaciones de influencias según párrafo 7 de esta normativa, tabla 5, a los casos de carga 1, 2 o 3 según DIN 1054: 2003-01, 6.3.3.

Las comprobaciones se realizan con las combinaciones de influencias más desfavorables.

30

Tabla 5: Asignación de combinaciones de influencias según tabla 1 para los casos de carga según DIN 1054: 2003-01

Combinacion de influencias DLC según tabla 1

Caso de carga según

DIN 1054 1.1, 1.3 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 1.11, 2.1, 3.2,3.3, 4.2, 5.1, 6.0,6.1,6.3,6.6, 8.1

1

Estados de la construcción 2

1.12, 2.2, 5.2, 6.2,6.5, 7.1 3

������� &LPHQWDFLRQHV�SODQDV

������ ��� ( VWDG R�Ot PLWH�G H�OD�FDSDFLG DG �G H�FDUJ D

Por la solicitación característica sobre la superficie del fondo que resulta de las influencias de los casos de carga 1 y 2 según tabla 5, no debe existir una hendidura de la junta del fondo que se extienda más allá del centro de gravedad de la superficie del fondo.

La comprobación de la seguridad de rotura del suelo se ha de realizar para las influencias de los casos de carga 1, 2 y 3 según tabla 5 según DIN 1054 2003-01, 7.5.2., donde el valor de cálculo de la resistencia a rotura del suelo se determina según DIN 1054: 2003-01, 7.4.2 con los coeficientes de seguridad parcial según DIN 1054: 2003-01, tabla 3. El valor de cálculo de las solicitaciones perpendiculares a la superficie del fondo resulta de DIN 1054: 2003-01, 7.3.2 (1), donde a diferencia de DIN 1054 se utilizan los coeficientes de seguridad parcial de la tabla 3 de esta normativa, es decir, para las cargas de viento desfavorables se puede utilizar un FRHILFLHQWH�GH�VHJXULGDG�SDUFLDO�GH� F = 1,35 teniendo en cuenta la nota de la tabla 3.

Para cimentaciones no compactas, p.ej. debajo de torres reticulares, hay que comprobar además de la seguridad de rotura del suelo que existe una seguridad de caída de 1,5 referida a la línea de conexión de los bordes exteriores de la cimentación al contraponer las influencias favorables y desfavorables de los casos de carga 1, 2 y 3 según tabla 5.

���������(VWDGR�OtP L WH �GH �OD�DS WL WX G�GH �X VR

Como consecuencia de la solicitación característica que resulta de la combinación de influencias DLC 1.0 según tabla 1, no debe haber una unión hendida en la superficie del fondo.

������� &LPHQWDFLRQHV�GH�SLORWHV�� FDSDFLGDG�GH�FDUJD�H[ WHUQD� La comprobación de la capacidad de carga externa de los pilotes se realiza para las influencias de los casos de carga 1, 2 y 3 según tabla 5 según DIN 1054. El valor de cálculo de la solicitación resulta de DIN 1054: 2003-01, 8.3.4, donde, a diferencia de DIN 1054, se deben usar los coeficientes de seguridad parcial según la tabla 3 de esta normativa.

En lugar de una comprobación contra fatiga respecto de la capacidad de carga externa, se puede realizar la comprobación que no existen solicitaciones de tracción en los pilotes con los valores característicos de la combinación de influencias DLC 1.0 según tabla 1.

NOTA: Para absorber fuerzas horizontales, los pilotes se deberían colocar inclinados.

��

���' HWDOOHV�GH�OD�FRQVWUXFFLyQ

�����8QLRQHV�GH�EULGDV�DQXODUHV�HQ�WRUUHV�GH�DFHUR

Uniones de bridas anulares se deben pretensar según lo previsto en DIN 18800-7.

En la comprobación de seguridad de soporte de las uniones de bridas, no es necesario tener en cuenta la fuerza del pretensado de los tornillos, es decir la comprobación de la seguridad de soporte se puede realizar igual que la de una conexión de tornillos no pretensada. Se pueden tener en cuenta plasticaciones (articulaciones flotantes en la brida y/o en el revestimiento de la torre).

En la comprobación de resistencia a fatiga de las uniones de bridas, se puede determinar la solicitación de fatiga de los tornillos teniendo en cuenta el pretensado de las bridas si se cumplen las siguientes condiciones.

• Hay que asegurar mediante una cuidadosa fabricación de las bridas y de sus soldaduras así como mediante un pretensado cuidadoso que el pretensado de tracción prefijado de cada tornillo se convierte suficientemente en pretensado de presión en las áreas de contacto de las bridas en sus respectivas zonas.

• Se puede suponer un suficiente pretensado de presión de las áreas de contacto de las bridas en el sentido anterior si se cumplen los valores límite fijados por el fabricante para las hendiduras entre las bridas montadas con un máximo del 10% del pretensado previsto. Estas se indicarán claramente en la documentación de realización.

a) Brida L b) Brida T

Figura 4 Uniones de brida anular en torres de acero:

NOTA 1: Todas las hendiduras de bridas k en el área de la pared de la torre son relevantes para la solicitación de fatiga de los tornillos, especialmente si se extienden sólo por una parte de la circunferencia. La influencia del defecto aumenta en la medida en que disminuye la longitud de la extensión lk por la circunferencia, es decir, lo que es determinante es la relación k/lk.

NOTA 2: En lugar de observar valores límite fijados de antemano para las hendiduras de bridas k con un máximo del 10% del pretensado previsto, se pueden indicar también valores máximos para el grado de pretensado (referidos al pretensado previsto) en la documentación de realización que indican hasta donde todas las hendiduras de bridas k en el área de la pared de la torre deben estar cerradas.

� �

32

• Si no se observan los valores límite para las hendiduras de las bridas indicadas en la documentación de realización, hay que tomar medidas adecuadas como p.ej. el relleno de las cavidades relevantes antes del pretensado.

• Si después del pretensado la inclinación restante αs de las superficies exteriores de las bridas (véase figura 4) supera el valor límite del 2% según DIN 18800-7: 2002-09, elemento (814), se montarán, en lugar de las arandelas normales, arandelas de cuña de una dureza suficiente.

NOTA 3: Inclinaciones αs mayores antes del pretensado no influyen en el daño por fatiga si se reducen por debajo del valor límite durante el pretensado.

En la comprobación de resistencia a fatiga, se debe fijar la fuerza de pretensado de los tornillos a un máximo del 70% de la fuerza de pretensado prevista. Se puede utilizar 90% si se garantiza el pretensado prefijado en los tornillos mediante una regulación del tensado en el plazo de medio año después del montaje, pero no inmediatamente después de la puesta en marcha.

La comprobación de resistencia a fatiga se basa en la función no lineal de la fuerza de tornillo FS = f(Z) en la que se lee la amplitud de oscilación ∆FS de la fuerza de tornillo relevante para la fatiga para amplitudes de oscilación ∆Z prefijadas de la fuerza del revestimiento de la torre (véase figura 5)17. Al determinar la función de fuerza de tornillo, hay que tener en cuenta las hendiduras de brida toleradas en la realización como imperfecciones.

NOTA 4: Si la función de fuerza de tornillo se determina mediante un modelo de cálculo ideal (p.ej. el método de elementos finitos con elementos de contacto y de muelle), se pueden considerar las hendiduras de bridas toleradas en la realización mediante un incremento adecuado de la elevación inicial de la función de fuerza de tornillo.

NOTA 5: En su lugar, se puede utilizar también un modelo de cálculo simplificado (p.ej según Peterson18) si cubre implícitamente hendiduras de bridas de la magnitud tolerada en la realización.

La comprobación de resistencia a fatiga se realiza con las amplitudes de oscilación de la suma de tensiones de fuerza de tornillo normal y de flexión de tornillo en el corte transversal de tensión para la clase de entalladura 5019. Si se utiliza un modelo de cálculo simplificado que sólo proporciona fuerzas de tornillo, hay que realizar la comprobación para la clase de entalladura 36*19.

17 Para ello se necesita eventualmente, en lugar de los colectivos de solicitaciones, la matriz completa de Markow o Rainflow.

18 Petersen, Christian: „Stahlbau - Grundlagen der Berechnung und baulichen Ausbildung von Stahlbauten" (Construcción en acero – Fundamentos del cálculo y de la formación de construcciones en acero), Verlag Vieweg & Sohn, Braunschweig, Wiesbaden, 1993

19 Clases de entalladura según DIN V ENV 1993-1-1

33

fuerza de tracción proporcional del revestimiento de la torre

figura 5

funciones de fuerza de tornillo de uniones de bridas anulares pretensadas

�����$SHUWXUDV�HQ�OD�SDUHG�GH�WRUUHV�WXEXODUHV�GH�DFHUR

Si se quiere comprobar la seguridad de abolladura de la pared de la torre en el área de la apertura mediante análisis de elementos finitos, hay que realizar una “comprobación de seguridad de abolladura apoyada numéricamente mediante cálculo elástico lineal global (LA) o cálculo elástico geométricamente no lineal (GNA)” según DINVENV 1993-1-6, 8.6. Para ello, la resistencia de abolladura ideal Rcr se debe determinar con un cálculo elástico geométricamente no lineal (GNA). Para fijar el lugar relevante para la determinación de la resistencia plástica de referencia Rpl, no es necesario considerar el área inmediata a la apertura, esta área inmediata no se debe fijar más ancha de 2 (r·t)0,5.

En zonas de apertura de borde reforzado con rigidizadores longitudinales (véase figura 6ª), se puede realizar la comprobación de seguridad de abolladura de manera simplificada según la normativa DASt 017, borrador de octubre de 1992, párrafo 5. Hay que tener en cuenta las condiciones marginales constructivas y límites de validez mencionadas.

En el área de aperturas reforzadas a lo largo del borde sin rigidizadores longitudinales (“Kragensteifen” (refuerzos), véase figura 6b), se puede realizar la comprobación de seguridad de abolladura de manera simplificada como para una pared de torre no debilitada si se utiliza la tensión límite axial reducida de abolladura según la ecuación (9) en lugar de la tensión de abolladura axial límite según DIN 18800-4.

[6�5�G��� C1· xS,R,d DIN (9)

Donde: xS,R,d DIN

C1

Tensión de abolladura axial límite según DIN 18800-4, eventualmente considerando la ecuación (7)

Factor de reducción según ecuación (10) para incluir la influencia de apertura

���� con A1 y B1 según tabla 6

modelo simplificado

modelo exacto - imperfecto

modelo exacto o

sin pretensado

34

Tabla 6: Coeficientes para la ecuación (10)

S235 S355

$ � B1 $ � B1

=20° 1,00 0,0019 0,95 0,0021

�=30° 0,90 0.0019 0,85 0,0021

=60° 0,75 0,0022 0,750 0,0024

es el ángulo de apertura en la dirección de la circunferencia

3DUD�YDORUHV�LQWHUPHGLRV�GH� ��$��\�%��VH�SXHGHQ�interpolar linealmente.

Las reglas anteriores son válidas para

paredes de torre con �U�W����160

ángulos de apertura de ���60°

dimensiones de la apertura K � �E � � �����

así como para refuerzos del borde de la apertura que se

extienden alrededor de toda la apertura con un corte

transversal constante,

cuya superficie de sección transversal corresponde por lo menos a un tercio de la superficie de la apertura,

cuya sección transversal en los bordes longitudinales de la apertura está colocado centrado con respecto al área media de la pared (véase figura 6c) y

cuyas partes de sección transversal observan los valores límite según DIN 18800- 1:1990-11, tabla 15.

Figura 6: Aperturas en la pared de torres tubulares de acero

����

�W

VHFFLyQ�WUDQVYHUVDO�GH�UHIXHU]RV�GH�DSHUWXUD

35

�����&RQH[LRQHV�GH�WRUQLOOR�FRQ�VROLFLWXG�GH�FL]DOODPLHQWR

Uniones de tornillo en conexiones y segmentos de componentes del plano de soporte principal se realizan como conexiones de pernos de ajuste de intradós de cizallamiento o de perforación *** (SLP, SLVP) o como conexiones pretensadas según lo fijado resistentes al deslizamiento (GV, GVP).

Para conexiones SLP y SLVP, se realizan las comprobaciones según los párrafos 10.1.2 y 10.1.4 para los componentes agujereados y los tornillos. Para conexiones de pernos de ajuste***,conexiones con componentes galvanizados al fuego, hay que tomar medidas especiales de protección contra corrosión.

En conexiones GV y GVP hay que comprobar que en el estado límite de seguridad de soporte, la fuerza máxima que actúa sobre un tornillo en una junta de cizalla no supera la fuerza límite de deslizamiento según la ecuación (11).

Fs,Rd=0,9 · � M,3 ·FV (11)

Donde:

)� � �Fuerza de pretensado regular según DIN 18800-7:2002-09, tabla 5 y 6. Esta fuerza de pretensado se debe asegurar por inspección y eventualmente regulación del tensado dentro de medio año después del montaje, pero no inmediatamente después de la puesta en marcha.

µ���� Número de fricción para la realización de las áreas de contacto según DIN 18800-7: 2002-09, elementos (825) y (826). Para otras realizaciones, el número de fricción se debe comprobar mediante una comprobación de procedimiento según el elemento (826).

M,3 = 1,25 Coeficiente de seguridad en combinaciones de influencias del grupo N y de las condiciones de servicio 1 a 4 según tabla 1

M,3= 1,1 Coeficiente de seguridad de la combinación de influencias de los grupos N, A y T y de las condiciones de servicio 5 a 8 según tabla 1.

Además, se han de realizar las comprobaciones de la seguridad de soporte para los componentes agujereados y los tornillos referentes al cizallamiento y al intradós de perforación***.

NOTA: Mediante estas comprobaciones, se considera cumplida la comprobación de resistencia a la fatiga.

13 Inspecciones periódicas 13.1

Generalidades

Expertos acreditados deben llevar a cabo inspecciones periódicas de la máquina y las palas y también de la construcción de la torre en intervalos regulares. Los intervalos de inspección resultan de los informes periciales de la máquina (véase párrafo 3). Son de un máximo de 2 años, sin embargo, se pueden prolongar a cuatro años si expertos autorizados por el fabricante realizan una supervisión continua (por lo menos anual) y el mantenimiento del aerogenerador.

�����$OFDQFH�GH�OD�LQVSHFFLyQ�SHULyGLFD

Se debe inspeccionar la máquina, incluidos los dispositivos electro-técnicos del sistema de control de servicio y seguridad, así como las palas en lo referente a un

estado correcto. Las inspecciones se deben realizar según las indicaciones en el libro de obligaciones de mantenimiento aprobado y eventualmente según otras condiciones en los demás informes periciales (véase párrafo 3).

Hay que garantizar que los valores límite relevantes para la seguridad se observan según la documentación de realización aprobada.

36

Para la torre se debe realizar por lo menos una inspección visual en la que los componentes individuales se deben inspeccionar desde cerca y en la que los sitios a examinar se deben limpiar o dejar al descubierto respectivamente según necesidad.

Hay que comprobar si la construcción de la torre presenta daños en lo que concierne la estabilidad (p.ej. corrosión, grietas en las construcciones de acero u hormigón de soporte) y modificaciones inadmisibles con respecto a la realización aprobada (p.ej. el pretensado de los tornillos, la inclinación permitida, el recubrimiento con tierra necesario sobre la cimentación).

En tornillos con pretensado prefijado, se debe realizar por lo menos un control visual y de flojedad.

����� 'RFXPHQWDFLyQ�GHO�DHURJHQHUDGRU�LQVSHFFLRQDGR

Para la inspección periódica, hay que consultar por lo menos la siguiente documentación:

• Libro de obligaciones de mantenimiento

• Informes de comprobación de la documentación geotécnica para torre y

cimentación

• Informes periciales de la máquina

• Condiciones en el informe de cargas

• Condiciones en el informe geotécnico

• Documentación de permiso de construcción

• Instrucciones de uso

• Protocolo de puesta en marcha

• Informes de las inspecciones periódicas y de las supervisiones y mantenimiento

• Documentación de modificaciones y eventualmente reparaciones de la instalación y eventualmente permisos

����� 0HGLGDV

������� 5HSDUDFLRQHV

Para los defectos encontrados por el experto, se establecerá un plazo para una reparación cualificada.

Debe realizar la reparación el fabricante del aerogenerador, una empresa autorizada por el fabricante o especializada en este campo que disponga de los conocimientos, la documentación y los medios necesarios.

������� 3XHVWD�IXHUD�GH�VHUYLFLR�\�QXHYD�SXHVWD�HQ�PDUFKD

En caso de defectos que pongan en peligro la estabilidad del aerogenerador total o parcialmente o de los que puedan resultar peligros inmediatos de la máquina o de las palas, hay que poner la instalación fuera de servicio de inmediato.

La nueva puesta en marcha después de eliminar los defectos requiere la liberación por el experto acreditado.

��

�����'RFXPHQWDFLyQ

El resultado de la inspección periódica se debe registrar en un informe que contiene por lo menos la siguiente información:

• Nombre del perito

• Fabricante, tipo y nº de serie del aerogenerador y de los componentes principales (palas, multiplicadora, generador, torre)

• Lugar de emplazamiento y gestor del aerogenerador

• Horas totales de servicio

• Velocidad del viento y temperatura el día de la comprobación

• Los presentes durante la comprobación

• Descripción del alcance de la comprobación

• Resultado de la comprobación y eventualmente condiciones

Se ha de redactar un informe sobre reparaciones realizadas con motivo de condiciones relevantes para la estabilidad.

El gestor deberá guardar esta documentación durante la totalidad de la duración de la explotación.

38

$QH[R�$� $XPHQWR�GH�WXUEXOHQFLDV�HQ�OD�FRUULHQWH�GH�HVWHOD�GH�DHURJHQHUDGRUHV�FRQWLJXRV

� La influencia de turbulencias incrementadas en la corriente de estela durante el servicio de aerogeneradores L contiguos ubicados a la distancia DL de la instalación considerada se puede tener en cuenta en la comprobación de la resistencia a fatiga mediante una intensidad de turbulencias efectiva , ��� � . Con si = DL�'��donde D es en cada caso el máximo diámetro de rotor, válido para el

caso que min si ����� Ieff = 1!vhub (A.1)

para el caso que min si < 10 :

Donde:

pw la probabilidad de la situación de corriente de estela; ésta se puede suponer de pw = 0,06

IT la máxima intensidad de turbulencia a la altura del buje de cada instalación

(A.3)

si la distancia sin dimensión entre el eje de la torre del aerogenerador considerado y el eje de la torre del aerogenerador contiguo referida al máximo diámetro de rotor n número de aerogeneradores contiguos

m el exponente de la curva de Wöhler para el material del componente considerado, para acero m = 3

1 la desviación típica de la turbulencia del entorno local en metros por segundo

vhub la velocidad del viento a la altura del buje en metros por segundo

CT coeficiente de empuje del rotor referido a la superficie barrida

no es necesario tener en cuenta influencias por corriente de estela de aerogeneradores cubiertos por otras instalaciones Así p.ej. se han de tener en cuenta solamente las dos instalaciones inmediatamente contiguas de aerogeneradores colocados en fila

El numero n de los aerogeneradores contiguos a considerar en la determinación de Ieff en una disposición de un parque eólico se encuentra en la tabla A.1 (véase también figura A.1).

��

Tabla A.1: Número de instalaciones a considerar en una disposición de un parque eólico

Disposición del parque eólico

Q

2 aerogeneradores 1

disposición en una fila 2

disposición en 2 filas 5

dentro de un parque eólico con más de 2 filas

8

Figura A.1: Aerogeneradores contiguos a considerar en una disposición del parque con más de 2 filas

Dentro de parques eólicos más grandes, los aerogeneradores pueden producir turbulencias que llevan a un aumento de la turbulencia de base. Por lo tanto, si

* el número de aerogeneradores entre la instalación considerada y la esquina exterior del parque es mayor que 5, o

* la distancia entre las filas perpendiculares a la dirección del viento principal es menor que 3 D, donde D es el diámetro del rotor,

se ha de suponer la desviación típica σ1 de la turbulencia del entorno resultante como sigue:

1 = ½ · ((¥ w2��� 1

2����� 1) (A.4)

Donde

(A.5)

sr, sf las distancias sin dimensión dentro de una fila o entre las filas respectivamente referidas al máximo diámetro de rotor

CT coeficiente de empuje del rotor, referido a la superficie barrida

En las ecuaciones indicadas arriba, se parte de la base de una distribución regular de las direcciones del viento. Las ecuaciones se pueden adaptar a distribuciones diferentes.

��

$QH[R�%��& DUJDV�GH�Y LHQWR

Este anexo se quedará obsoleto cuando se publique la edición siguiente a DIN 1055-4, versión agosto de 1986.

%�����*HQHUDOLGDGHV

La carga del viento : � resultante en el sector i del área de impacto del viento se determina para

W i = c f i·q i·Ai (B.1)

Donde:

cfi es el valor de fuerza aerodinámica referido al sector i,

qi la presión dinámica a la altura zi sobre el terreno

$ � la superficie de referencia en el sector i.

El coeficiente de fuerza aerodinámica cfi y la superficie de referencia Ai se encuentran en DIN 1055-4:1986-08. Para formas de componentes que no estén contenidos en esta normativa, se pueden tomar los valores de la literatura reconocida basada en pruebas en el canal de viento o determinarlos mediante pruebas en al canal de viento.

La presión dinámica q(z) a la altura z sobre el terreno resulta de la velocidad del viento relevante como sigue

q(z) = ( /2) v2(z) (B.2)

Donde:

densidad del aire; se puede suponer de � �1,225 kg/m3

v(z) velocidad del viento a la altura z sobre el terreno

La velocidad del viento a la altura z sobre el terreno se determina como sigue:

Y�]�� �Y�����Â��]����α� (B.3) Donde :

v(10) Valor de referencia de la velocidad del viento a 10 m de altura

sobre el terreno

a Exponente de rugosidad del terreno

z Altura sobre el terreno en m

%��

&RQGLFLRQHV�GHO�YLHQWR

La velocidad de referencia vref, es decir la velocidad del viento de 50 años a 10 m de altura, se indica para las cuatro zonas de viento (zonas de presión dinámica) según DIN 4131:1991-11, anexo A, en tabla B.1, columna 2.

El exponente de rugosidad del terreno se supone de α = 0,16.

El valor de referencia de la ráfaga 50 años a 10 m de altura se indica para las cuatro zonas de viento (zonas de presión dinámica) según DIN 4131:1991-11, anexo A, en tabla B.1, columna 3

El exponente de rugosidad del terreno se supone de α = 0,11.

Tabla B.1: Velocidad de referencia vref = vm50(10) y valor de referencia de ráfaga 50 años ve50(10) en m/s

1 2 3

Zona vref = vm50(10) ve50(10)

I 24,3 35,5

II 27,6 39,6

II 32,0 45,8

IV 36,8 51,2

Los valores de la tabla B.1 para la zona I sólo son válidos para emplazamientos con alturas de hasta 800 m sobre el nivel del mar.

En lugares expuestos, p.ej. sobre elevaciones del terreno, puede aumentar la velocidad del viento. Si no se realizan pruebas más exactas,

no es necesario tener en cuenta un aumento de la velocidad del viento si

tan ���0,3 y h/H ��6

- hay que incrementar la velocidad del viento a cada altura sobre el terreno en 10% si

����tan ���0,3 y ����K�+�2.

denominaciones véase figura B.1.

Para la comprobación de los estados de montaje, se puede reducir la presión dinámica que resulta de las velocidades del viento de 50 años o de la ráfaga 50 años en función de la duración de este estado según tabla B.2.

Tabla B.2: Presiones dinámicas reducidas para la comprobación de los estados de montaje

Duración del estado de montaje

Presión dinámica

1 día 0,2 T

2 días a 24 meses 0,7 T

43

h = Altura del centro del rotor sobre el terreno

Figura B.1: Explicaciones acerca de la influencia de ubicaciones expuestas sobre la velocidad del viento

%��� � � )DFWRU� GH� UiIDJD� SDUD� OD� FRQVLGHUDFLyQ� GH� LQIOXHQFLDV� GH� RVFLODFLyQ�SURGXFLGDV�SRU�UiIDJDV

El procedimiento indicado a continuación para la determinación del factor de ráfaga G es válido para sistemas de voladizo*** verticales teniendo en cuenta la oscilación de base. El factor de ráfaga se refiere a la carga del viento correspondiente a la velocidad media del viento (media de 10 minutos). Considera tanto la turbulencia (ráfagas) como la reacción dinámica de la construcción.

El procedimiento de cálculo indicado aquí se basa en el procedimiento según E DIN 1055-4. Fue simplificado para las torres de aerogeneradores teniendo en cuenta los siguientes supuestos:

• Para la delgadez K�E es válido: 10 ��K�E���30

• Para la altura de la torre es válido K���300m

• Para el emplazamiento no es válida la categoría del terreno III o IV

Si no se cumplen estas condiciones, se debe calcular el factor de ráfaga según (borrador de normativa) DIN 1055-4, edición marzo de 2001.

La medida de longitud del integral de la turbulencia se supone de / � =

200m. El factor de ráfaga G se puede calcular con la ecuación (B.4).

G = 1 + 2 · g · lv(Zeff) · ¥402 + Rx

2 (B.4)

Donde:

g Factor de punta según ecuación (B.6)

Iv(Zeff) Intensidad de turbulencias a la altura efectiva según ecuación (B.5)

Q02 parte cuasi-estática (parte de base de ráfaga) de la reacción de

ráfaga según ecuación (B.8)

Rx2 parte de resonancia de la respuesta a la reacción de ráfaga según

la ecuación (B.9).

La intensidad de las turbulencias se calcula según la ecuación (B.5) de la

siguiente manera:

(B.5)

Donde:

zeff la altura efectiva de la torre, zeff = 0,6·h

K���altura de la torre

El factor de punta J se define según la ecuación (B.6) como sigue:

(B.6)

Donde:

W� Periodo de promediación (t = 600 s = 10 min) para la velocidad de referencia

vref

vE Valor esperado de la frecuencia de la reacción de ráfaga según la ecuación (B.7)

El valor esperado de la frecuencia de la reacción de ráfaga se calcula según la ecuación (B.7) como sigue:

Donde:

f0,1 primera frecuencia propia de la torre

Rx2 parte de resonancia de la respuesta a la reacción de ráfaga según la ecuación

(B.9)

Q02 parte cuasi-estática (parte de base de ráfaga) de la reacción de ráfaga según

ecuación (B.8)

La parte de base de la ráfaga de la reacción de ráfaga al cuadrado Q02 se

define según la ecuación (B.8) como sigue:

La parte de respuesta de resonancia 5��� �de la reacción de ráfaga al cuadrado se define como sigue:

Donde:

���GHFUHPHQWR�ORJDUítmico de amortiguación (véase párrafo 8.5)

RN función de densidad espectral sin dimensión de la velocidad del viento según la ecuación (B.10)

Rh función de transferencia aerodinámica según la ecuación (B.12)

45

La función de densidad espectral sin dimensión de la velocidad del viento se calcula según la ecuación (B.10) como sigue:

Donde:

La función de transferencia aerodinámica 5 � para la forma de oscilación de base del mismo signo (deformación en la misma dirección) se calcula como sigue:

B.4 Oscilaciones transversales por corrientes

Las solicitaciones producidas por oscilaciones por corrientes perpendiculares a la dirección del viento en torres con una sección transversal circular o cuasi-circular se determinan mediante los procedimientos indicados en DIN 4131:1991-11 o en

DIN 4133:1991-11, en ambos casos en el anexo A.