Torri di potenza 3: grandi gru a torre per lavori su turbine eoliche

Gru Skyrex assemblata per la costruzione di una turbina eolica.

Dopo aver esaminato progetti più o meno convenzionali di gru a torre destinate all'installazione di turbine eoliche, questa parte finale della serie esamina un esempio di quello che potrebbe essere considerato un concetto meno ortodosso.

Per loro natura, i parchi eolici si trovano spesso in luoghi remoti e difficilmente accessibili. Per mitigare questo inconveniente, è utile ridurre la quantità di attrezzature che devono essere trasportate in loco e poi montate o installate, smontate e rimosse. Una significativa riduzione del volume di trasporto di una gru per l'installazione di una turbina eolica può essere ottenuta fissandola alla torre della turbina eolica in costruzione.

Seguendo questo principio, Skyrex, con sede in Svezia, ha sviluppato una gru brevettata e all'avanguardia. Il sistema modulare consente un'altezza sottogancio fino a 210 metri. La capacità di sollevamento è di 150 tonnellate con uno sbraccio di 9 metri. Lo sbraccio massimo è compreso tra 16 e 21 metri, a seconda della configurazione del braccio.

L'idea di agganciare una gru a torre rampante esterna alla torre della turbina eolica in costruzione non è nuova. Né lo è l'idea di utilizzare un design auto-rampante per ridurre drasticamente lo spazio necessario per il sollevamento. Ciò che è diverso, tuttavia, è il modo in cui l'albero della gru può essere ancorato alla torre della turbina eolica in modo flessibile. L'obiettivo è ridurre il più possibile il trasferimento del carico dalla gru a torre agganciata alla torre della turbina eolica. Questo perché ha un enorme impatto progettuale per i progettisti di torri eoliche. La maggior parte preferisce, in ogni caso, un concetto di gru autoportante, ovvero indipendente.

Caratteristiche uniche

Con il suo rivoluzionario e altamente specializzato concetto di gru a torre, Skyrex supera queste barriere. Due caratteristiche progettuali brevettate della gru sono uniche:

1). Il modo in cui il supporto di ancoraggio è progettato per fissare la gru in qualsiasi punto dello scafo della torre della turbina eolica, senza dover ricorrere a un collegamento strutturale bullonato ideato sulla torre stessa della turbina eolica.

2). Il modo in cui la gru viene bilanciata con e senza carico per evitare qualsiasi forza di flessione sul sistema dell'albero della gru e quindi carichi laterali sulla torre della turbina eolica.

Trasporto della gru Skyrex con carichi standard su camion.

Il processo di montaggio iniziale della gru a torre utilizzando una gru mobile su ruote di medie dimensioni.

I supporti di ancoraggio sono progettati come tre telai che circondano il montante della gru. Questi telai possono muoversi liberamente su rulli lungo i correnti del montante, guidati da un argano di sollevamento esterno in cima al montante. I gruppi di serraggio per afferrare la struttura della torre sono integrati nelle travi di collegamento alla torre della turbina eolica.

Ciò significa che, quando la gru sale al livello successivo obbligatorio per il supporto di ancoraggio, sono sempre presenti almeno due controventi, ciascuno dotato di due bracci flessibili e dispositivi di serraggio azionati da fune che premono le piastre sulla superficie esterna della torre della turbina per sostenere l'albero della gru. Grazie al bloccaggio della torre della turbina eolica a due livelli, un'unità di controvento può essere spostata liberamente in qualsiasi posizione desiderata sulla torre della turbina eolica prima che la gru venga sollevata.

Ottenere l'equilibrio

Il secondo importante miglioramento riguarda gli esclusivi dispositivi di bilanciamento nella progettazione della gru superiore. Sopra la piattaforma girevole, il braccio può essere spostato avanti e indietro tramite un sistema a cremagliera e ingranaggi. Inoltre, contemporaneamente, anche il contrappeso che scorre all'interno del braccio può essere spostato avanti e indietro.

Diagramma che mostra le diverse posizioni del braccio e del contrappeso.

In una certa misura, questo concetto può essere ricondotto alle famose gru SGME serie K degli anni '60. Un sistema a fune permetteva di modificare la posizione del contrappeso in corrispondenza del movimento del braccio. Nel caso della Skyrex, tuttavia, il principio di progettazione del braccio a sella con carrello mobile e il funzionamento indipendente del contrappeso mobile e del braccio rappresentano miglioramenti significativi. Questi sono resi possibili dall'integrazione di moderni dispositivi elettrici di sterzo e monitoraggio.

Primo piano del dispositivo di serraggio della torre in posizione.

Nell'applicazione di installazione di turbine eoliche, il braccio viene retratto vicino alla torre per carichi pesanti. Allo stesso tempo, il contrappeso si sposta nella parte posteriore del braccio. Per carichi leggeri, il contrappeso si sposta nella parte anteriore del braccio, mentre per uno sbraccio maggiore e un peso ridotto, il braccio si sposta in avanti mentre il contrappeso si muove in modo da bilanciare il momento di carico.

Ciò significa che il contrappeso e il braccio sono mobili simultaneamente in direzioni opposte rispetto all'albero della gru. Il vantaggio di questo design brevettato della parte superiore della gru è la possibilità di bilanciare la gru in base al carico da sollevare e alla posizione del braccio rispetto all'albero.

Il braccio è composto da due sezioni quadrate progettate per facilitarne il trasporto. All'interno del braccio si trova l'argano di sollevamento.

Installazione di prova della gru Skyrex.

Fare la salita

Per garantire una procedura di salita sicura, la gru è progettata per essere salita dal basso. Ulteriori sezioni della torre sono inserite in una gabbia di salita circondata da quattro martinetti idraulici che operano simultaneamente. Ciò significa che non è necessario eseguire operazioni di sollevamento pericolose in quota. Per mantenere la gru collegata alla torre della turbina eolica durante l'operazione di sollevamento del palo, il telaio di supporto del collegamento è dotato di rulli che si muovono lungo gli angoli del palo. Un elemento importante del design della gru è la sua minore sensibilità al vento rispetto alle tradizionali gru a torre autoportanti di progettazione europea. Il palo stesso è costituito da sezioni monoblocco identiche collegate da un sistema di serraggio a vite e dado lungo un asse verticale ed è rapido da installare.

Vista dall'alto del fiocco retratto con il contrappeso blu in posizione anteriore.

L'intera gru può essere trasportata su soli 15 rimorchi standard o container da 40 piedi. Ciò significa una riduzione del 75% rispetto a quanto necessario utilizzando una gru mobile convenzionale per l'installazione di turbine eoliche. L'utilizzo di acciaio ad alta resistenza riduce al minimo il peso della gru.

Per ridurre i tempi di installazione, la sezione di base della gru a torre viene trasportata come un'unica unità con stabilizzatori pieghevoli. Questi possono essere sollevati idraulicamente per consentire la rimozione del rimorchio standard da sotto la base della gru a portale. Il montaggio iniziale della gru richiede solo un'autogru di medie dimensioni.

Quando la gru inizia a salire, è autonoma grazie al suo gancio per movimentare le sezioni aggiuntive del palo da inserire alla base della torre. A seconda della fonte di alimentazione, può essere azionata elettricamente o con un gruppo elettrogeno e un telecomando.

Salendo sulla gru lungo la torre della turbina eolica completata.

Inizio scandinavo

Nel 2021 Vestas ha aderito attivamente a Skyrex. Le sue prime operazioni di test sono state effettuate con successo in Danimarca e Svezia.

Le caratteristiche tecniche di questa gru, unite ai bassi costi di trasporto, sono notevoli. Si tratta di una macchina altamente specializzata e, come tale, è destinata esclusivamente all'installazione di turbine eoliche. A differenza di tutti gli altri concetti di gru a torre trattati in questa serie di tre articoli, la Skyrex non può essere trasformata in una gru a torre per carichi pesanti per lavori di costruzione generici.

Bisognerà attendere per vedere se una gru di nicchia come questa verrà accettata dalle società di noleggio gru o se rimarrà un prototipo. Le altre gru presentate nella prima e nella seconda parte di questo rapporto consentono un facile adattamento a lavori di sollevamento pesante al di fuori del settore dell'installazione di turbine eoliche. Le loro caratteristiche integrate nel design, che consentono una rapida installazione e trasporto, diventeranno lo standard per la progettazione di sofisticate gru a torre per carichi pesanti nel prossimo futuro.

Dimostrazione dei requisiti di spazio minimi richiesti dal design della gru a torre.