Grúas más pequeñas para construir turbinas más grandes

Davis Wind Lift System (DWLS) promete ventajas financieras y operativas sobre los métodos de instalación de turbinas eólicas de la competencia. Imagen: DWLS

La clave de su concepto es que sea más seguro y alcance mayores precios por menos dinero que los métodos convencionales. A medida que las turbinas crecen y los componentes se vuelven más pesados, las grandes grúas sobre orugas y de celosía existentes están siendo llevadas al límite.

Sin embargo, el nuevo sistema DWLS sólo necesita una grúa de 300 toneladas cortas (272 toneladas) de capacidad para montar turbinas con alturas de torre de 165 metros y más. Es más seguro, puede alcanzar alturas de torre mucho mayores, requiere menos tiempo por torre y ahorra dinero tanto en costo por torre como en costo de capital para el equipo, afirmó la compañía.

Otros beneficios reclamados para el sistema patentado DWLS incluyen menores costos de transporte y logística, ya que se puede transportar en un 30% menos de camiones con muchas menos cargas autorizadas. Los costos de ingeniería civil también son menores ya que no necesita la tradicional plataforma de grúa.

Las proyecciones muestran que la DW165 podrá instalar 85 turbinas en el tiempo que le toma a una grúa sobre orugas de 1.000 toneladas construir 75. Imagen: DWLS

Ahorros potenciales

Los cálculos proporcionados por DWLS muestran que utilizar su sistema en lugar de una grúa sobre orugas de 1.000 toneladas de capacidad ahorra US$200.000 o más por torre, sólo en logística y trabajos civiles. Esto equivale al 20% de esos costos, o al 7% del costo total del proyecto.

DWLS es una creación del veterano de más de 40 años de la industria petrolera costa afuera, grúas y construcción, Danny Davis. Como empresario e inventor, Davis ha trabajado para importantes fabricantes de grúas y equipos de construcción, incluidos Manitowoc, Favelle Favco, Volvo y Caterpillar. Posee múltiples patentes.

Junto a Davis, está Jim Hopkins, gerente general de DWLS y experto desde hace mucho tiempo en la industria de la construcción, la minería y las grúas, con décadas de experiencia adquirida en Caterpillar, Volvo, Terex, Bucyrus y otros.

En el momento de escribir este artículo, a finales de octubre, se estaba construyendo un prototipo del sistema DW165 y estaba previsto que las pruebas de campo comenzaran a mediados de 2024. Utilizará una grúa sobre orugas de celosía con capacidad de 272 toneladas que funcionará desde un mástil trepante de 130 metros para montar turbinas de 4,5 MW. En esta misma configuración podrá elevarse aún más, hasta 165 metros, gracias a la pluma de la grúa de 36 metros de largo. La altura del gancho en el jib desde el suelo será de 182 metros.

Se han invertido millones de dólares en el proyecto, los ingenieros están trabajando en los detalles finales, se han pedido componentes con plazos de entrega prolongados y se está fabricando acero, dijo Davis. “Esto es un punto de inflexión”, prometió.

Los fabricantes, promotores y empresas de construcción de turbinas eólicas están en el punto de mira, pero DWLS también está presentando esto como una forma de entrar en el negocio de montaje de turbinas para empresas más pequeñas que no tienen grúas de 1.000 toneladas de capacidad.

¿Como funciona?

El Davis Wind Lift System utiliza una grúa sobre orugas con pluma de celosía de 300 toneladas estadounidenses (272 toneladas), en este caso una Manitowoc 2250, montada en un sistema de elevación de torre para instalar turbinas eólicas con torres de 165 metros y más. Imagen: DWLS

La base del sistema DWLS es un gran vehículo de orugas autopropulsado con orugas de 1,83 metros de ancho. Ofrece alto esfuerzo de tracción y flotación para moverse entre turbinas. En el sitio de la turbina, la unidad se coloca sobre tapetes de acero y se configura con cuatro gatos niveladores, uno en cada extremo de los marcos de las orugas, para colocarla a plomo con la torre eólica. La presión sobre el suelo en funcionamiento es de 10,5 psi, pero puede ser tan solo de 8 psi, dijo Hopkins.

El mástil trepador de celosía triangular tiene un diseño similar a la pata de un barco autoelevable utilizado en la industria del petróleo y el gas en alta mar. Utiliza transmisiones planetarias, frenos y piñones idénticos y está diseñado y aprobado según los mismos exigentes requisitos reglamentarios y de seguridad que la aplicación de elevación en alta mar.

La plataforma de escalada está conectada al mástil mediante cremallera y piñones de doble corte y está sujeta y guiada mediante almohadillas deslizantes. La construcción del mástil está sujeta con pasadores en cada junta y además se asegura con bridas y pernos de manera similar a la construcción del mástil de una grúa. La velocidad de ascenso es de 4 metros por minuto y se puede bajar más rápidamente.

El sistema se fija a la torre eólica en cada brida de la torre mediante eslingas de fibra sintética de alta resistencia a la tracción. Fundas no abrasivas encierran las eslingas para evitar daños a la superficie pintada de la torre de la turbina. Las fuerzas de tensión se mantienen por debajo de cualquier nivel que pueda distorsionar o dañar la brida.

Además de las eslingas, en las esquinas del columpio están atados cuatro tractores topadores con cabrestantes para neutralizar las fuerzas del viento.

La posición de la grúa se ajusta hidráulicamente sobre una base deslizante situada en un columpio de 40 metros de largo. Los movimientos se gestionan mediante un PLC con contrapesos móviles en el lado opuesto de la torre para mantener el equilibrio.

Posición ideal

La grúa del prototipo DW165 es una Manitowoc 2250 de 300 toneladas estadounidenses (272 toneladas) de capacidad sin su tren de rodaje sobre orugas. La pluma está reforzada para incluir un cabrestante de elevación principal de alta capacidad montado en la parte superior de la sección de tope. Se utiliza un brazo pesado diseñado a medida y fijado con un desplazamiento de 20 grados.

El radio de giro de todos los ascensores principales es inferior a 15 metros, explica Jim Hopkins, lo que permite organizar los ascensores desde el área de carga cerca de la base de la torre. Esto los mantiene en el punto óptimo de la tabla de elevación de la grúa. Los ángulos de la pluma se mantienen entre 80 y 84 grados para todos los levantamientos principales. Para cambiar el radio de operación, la grúa se mueve sobre su base deslizante hacia o desde la torre en lugar de entrar o salir.

Estarán disponibles diferentes configuraciones del DWLS, incluidas versiones para montar en embarcaciones autoelevables o plataformas oceánicas para la instalación de turbinas en alta mar.

Se está buscando a los primeros usuarios que adopten el nuevo sistema DWLS y se requieren sitios para probar y evaluar el diseño patentado. “Ofrece fuertes ventajas financieras y operativas en comparación con el uso de grandes grúas sobre orugas”, dijo Davis.

DWLS pone la construcción de turbinas eólicas al alcance de empresas que no poseen ni fabrican grúas de celosía de 750, 1.000 toneladas o más. Imagen: DWLS