Torres de energia 3: grandes guindastes de torre para trabalho com turbinas eólicas

Guindaste Skyrex montado para construção de turbina eólica.

Depois de analisar projetos de guindastes de torre mais ou menos convencionais voltados para a montagem de turbinas eólicas, esta parte final da série examina um exemplo do que pode ser visto como um conceito menos convencional.

Por natureza, os parques eólicos frequentemente se encontram em locais remotos, de difícil acesso. Para atenuar esse problema, é útil reduzir a quantidade de equipamentos que precisam ser transportados para o local e, em seguida, montados ou instalados, desmontados e levados novamente. Uma redução significativa no volume de transporte de um guindaste para instalação de turbina eólica pode ser alcançada pela opção de acoplar o guindaste à torre da turbina eólica em construção.

Seguindo esse princípio, a Skyrex, com sede na Suécia, desenvolveu um projeto de guindaste patenteado e de última geração. O sistema modular permite uma altura sob o gancho de até 210 metros. A capacidade de elevação é de 150 toneladas em um raio de 9 metros. O alcance máximo está na faixa de 16 a 21 metros, dependendo da configuração da lança.

A ideia de acoplar um guindaste de torre trepante externo à torre do aerogerador em construção não é nova. Tampouco a ideia de usar um projeto autotrepante para reduzir drasticamente a necessidade de espaço para içamento. O que difere, no entanto, é a maneira como o mastro do guindaste pode ser ancorado à torre do aerogerador de forma flexível. O objetivo disso é reduzir, ao máximo, qualquer transferência de carga do guindaste de torre acoplado para a torre do aerogerador. Isso ocorre porque ele tem um enorme impacto no projeto para os projetistas de aerogeradores. A maioria prefere, em todas as circunstâncias, um conceito de guindaste autoportante, ou seja, independente.

Características únicas

Com seu novo e revolucionário conceito de guindaste de torre altamente especializado, a Skyrex supera essas barreiras anteriores. Duas características de design patenteadas do guindaste são únicas, como as seguintes:

1). A maneira como o suporte de amarração é projetado para fixar o guindaste em qualquer parte do casco da torre da turbina eólica sem precisar de uma conexão estrutural parafusada projetada na própria torre da turbina eólica.

2). A maneira como o guindaste é equilibrado com e sem carga para evitar quaisquer forças de flexão no sistema do mastro do guindaste e, consequentemente, cargas laterais na torre da turbina eólica.

Transporte do guindaste Skyrex como cargas de caminhão padrão.

O processo inicial de montagem do guindaste de torre usando um guindaste móvel sobre rodas de médio porte.

Os suportes de amarração são projetados como três estruturas que circundam o mastro do guindaste. Essas estruturas podem se mover livremente sobre roletes ao longo das cordas do mastro, guiadas com o auxílio de um guincho de içamento externo no topo do mastro. Conjuntos de fixação para segurar a estrutura da torre são integrados às vigas de conexão à torre da turbina eólica.

Isso significa que, ao subir o guindaste para o próximo nível obrigatório para suporte de amarração, há sempre pelo menos dois suportes, cada um com dois braços flexíveis e dispositivos de fixação acionados por corda, pressionando as placas na superfície externa da torre da turbina para segurar o mastro do guindaste. Ao prender a torre da turbina eólica em dois níveis, uma unidade de suporte fica livre para ser realocada em qualquer posição desejada da torre da turbina eólica antes que o guindaste seja içado.

Obtendo o equilíbrio

A segunda grande melhoria são os dispositivos de balanceamento exclusivos no design do guindaste superior. Acima da plataforma giratória, a lança pode ser movida para frente e para trás com um sistema de cremalheira e engrenagens. Além disso, o contrapeso que se desloca dentro da lança também pode ser movido para frente e para trás.

Diagrama mostrando as diferentes posições do jib e do contrapeso.

Em certa medida, esse conceito remonta aos famosos guindastes SGME da série K da década de 1960. Um sistema de cabos permitia que a posição do contrapeso fosse alterada em conformidade com o movimento da lança. No caso do Skyrex, no entanto, o princípio de projeto da lança de sela com carrinho móvel e a operação independente do contrapeso móvel e da lança representam melhorias significativas. Essas melhorias são possíveis graças à incorporação de modernos dispositivos elétricos de direção e monitoramento.

Close up do dispositivo de fixação da torre em posição.

Na instalação de turbinas eólicas, a lança é retraída para perto da torre para cargas pesadas. Ao mesmo tempo, o contrapeso se move para a parte traseira da lança. Para pesos baixos, o contrapeso se move para a frente da lança e, para um alcance maior e peso reduzido, a lança se move para frente enquanto o contrapeso se move de forma a equilibrar o momento da carga.

Isso significa que o contrapeso e a lança se movem simultaneamente em direções opostas em relação ao mastro do guindaste. A vantagem desse design patenteado do guindaste superior é a possibilidade de balancear o guindaste dependendo da carga a ser içada e da posição da lança em relação ao mastro.

A lança é composta por duas seções quadradas projetadas para facilitar o transporte. Dentro da lança está o guincho de içamento.

Instalação de teste do guindaste Skyrex.

Fazendo a subida

Para garantir um procedimento de subida seguro, o guindaste é projetado para ser escalado por baixo. Seções adicionais da torre são inseridas em uma gaiola de subida cercada por quatro macacos hidráulicos operando simultaneamente. Isso significa que não é necessário realizar operações perigosas de elevação em altura. Para manter o guindaste conectado à torre da turbina eólica durante a operação de elevação do mastro, a estrutura de suporte de amarração é equipada com roletes que se movem ao longo dos cantos do mastro. Um elemento importante do projeto do guindaste é que ele é menos sensível ao vento do que os guindastes de torre de subida de topo independentes tradicionais de design europeu. O mastro em si é composto por seções monobloco idênticas conectadas por um arranjo de fixação por parafuso e porca ao longo de um eixo vertical e é de rápida instalação.

Vista superior do jib retraído com o contrapeso azul na posição frontal.

O guindaste completo pode ser transportado em apenas 15 reboques padrão ou contêineres de 40 pés. Isso representa uma redução de 75% em comparação com o necessário para a instalação de turbinas eólicas com um guindaste móvel convencional. O uso de aço de alta resistência minimiza o peso do guindaste.

Para reduzir o tempo de instalação, a seção da base do guindaste de torre é transportada como uma unidade com estabilizadores dobráveis. Estes podem ser levantados hidraulicamente para permitir a remoção do reboque padrão por baixo da base do guindaste em formato de portal. A montagem inicial do guindaste requer apenas um guindaste sobre caminhão de médio porte.

Quando o guindaste inicia a subida, ele se autossuficiente, utilizando seu próprio gancho para movimentar as seções adicionais do mastro a serem inseridas na base da torre. Dependendo da fonte de energia, ele pode ser operado eletricamente ou com uma fonte de alimentação e por controle remoto.

Descendo o guindaste ao lado da torre da turbina eólica concluída.

Início escandinavo

Em 2021, a Vestas tornou-se parceira ativa da Skyrex. Seus primeiros testes foram realizados com sucesso na Dinamarca e na Suécia.

As características técnicas deste guindaste, aliadas aos baixos custos de transporte, são notáveis. Trata-se de uma máquina altamente especializada e, como tal, restrita a trabalhos de instalação de turbinas eólicas. Ao contrário de todos os outros conceitos de guindaste de torre discutidos nesta série de três artigos, não é possível transformar o Skyrex em um guindaste de torre de grande porte para trabalhos de construção em geral.

Teremos que aguardar para ver se esse nicho de mercado será aceito pelas locadoras de guindastes ou se permanecerá apenas como protótipo. Os outros guindastes apresentados na primeira e segunda partes deste relatório permitem fácil adaptação a trabalhos de elevação pesada fora do setor de instalação de turbinas eólicas. Seus recursos integrados ao projeto para instalação e transporte rápidos se tornarão padrão em projetos sofisticados de guindastes de torre de elevação pesada em um futuro próximo.

Demonstrando os requisitos mínimos de espaço do projeto do guindaste de torre.