Turbina eólica con segmento de celosía de tipos de madera integrantes reforzados con fibras

Los tubos de madera de paredes delgadas tienen un peso propio bajo y buenas propiedades dinámicas. De este modo, se mejora, por un lado, la eficiencia del material y el comportamiento a la vibración, y por otro, se aumenta la resistencia a la fatiga del material.

Responsable, entre otras cosas, del diseño y dimensionamiento de la torre de celosía fue la Universidad Técnica de Dresde. Para el dimensionamiento se utilizó el programa de armaduras RSTAB.

Construcción

La torre de celosía tiene una altura total de 32 m y soporta la turbina eólica con una potencia de 10 kW. Los aproximadamente 18,5 m más bajos de la construcción están hechos de tubos de acero S235. Sobre esto se montó el segmento de celosía de aproximadamente 11 m de largo con los tubos de madera conformados de d = 240 mm y las diagonales de tubos de acero.

Los tubos de madera conformada están hechos de tableros de madera precompactados, que se doblaron en secciones transversales de tubos de paredes delgadas bajo la influencia de calor y vapor de agua. El procedimiento de conformado de madera fue desarrollado por el Instituto de Construcción de Acero y Madera. Los componentes fabricados de este modo tienen una capacidad de carga muy alta con un peso propio muy bajo. Además, se aplicó una capa delgada de plásticos reforzados con fibra en el exterior. Esto aumenta la resistencia a la compresión hasta un 50 % y al mismo tiempo, la construcción obtiene una protección contra la intemperie.

Las juntas longitudinales de los soportes de madera consisten en tubos de acero, en los que también se conectan las diagonales. La particularidad de estas uniones es que se pegaron. Antes de su uso, fueron investigadas exhaustivamente de manera experimental y numérica por la TU Dresde. El resultado de las investigaciones fueron resistencias límite para las conexiones, que se pudieron considerar en el cálculo en RSTAB.

Después del montaje de la torre de celosía, todas las partes de acero y las transiciones a los tubos de madera se recubrieron con una pintura de protección anticorrosiva. El proyecto de investigación mostró que los tubos de madera conformada son muy adecuados como componentes estructurales en estructuras de torre sometidas a vibración. La mayor ventaja es el menor peso propio en comparación con el acero y, por lo tanto, la reducción de la masa vibrante. En este proyecto, el peso propio del segmento superior pudo reducirse en 1,2 toneladas en comparación con el acero. Además, gracias a las propiedades de amortiguación del material de la madera, se pudieron reducir los efectos de fatiga en los componentes inferiores.

El proyecto de investigación fue financiado por la Iniciativa de Futuro para PYMES (ZIM) del Ministerio Federal de Economía y Energía (BMWi).

Literatura

B. Hahn; T.-E. Werner; P. Haller: BAUINGENIEUR BD. 96 (2021) NR. 01-02, S. 11-18