ES2316211B1 - Sistema de montaje de estructuras acuaticas sobre una cimentacion de anclaje y cimentacion destinada para dicho montaje. - Google Patents
Sistema de montaje de estructuras acuaticas sobre una cimentacion de anclaje y cimentacion destinada para dicho montaje. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje y cimentación destinada para dicho
montaje, construyéndose la cimentación, que consta de un bloque (3)
de hormigón en forma de casquete, mediante hormigonado en un lugar
portuario sobre un encofrado compuesto por una plataforma flotante
anular (1), con la cual plataforma flotante (1) se lleva a cabo
después en transporte flotante el traslado del bloque (3) de la
cimentación hasta el lugar de instalación en el mar, en donde desde
la misma plataforma flotante (1) se realiza el descenso del bloque
(3) hasta el fondo marino, sin necesidad de grúas accesorias.
Description
Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje y cimentación destinada para dicho
montaje.
La presente invención está relacionada con el
anclaje de fijación de estructuras marinas, como aerogeneradores,
plantas desaladoras, etc., proponiendo para tal fin una cimentación
que se obtiene mediante un sistema de construcción en instalaciones
portuarias y que con los mismos medios permite el transporte de la
cimentación y su fondeo en el lugar de instalación, mientras que la
propia cimentación resulta de unas características que la hacen
ventajosa para su
función.
función.
En la explotación de ciertas industrias, como la
producción de energía eléctrica mediante aprovechamiento eólico,
desalación de agua marina, etc., es conocida la utilización de
instalaciones marinas, con las que se tiene la ventaja de la
inmensidad del espacio libre disponible y en muchos casos unas
condiciones más favorables que en otros entornos para los fines de
la producción a realizar.
Una condición de las instalaciones de ese tipo
es que las estructuras correspondientes deben ser ancladas de
forma conveniente para asegurar la retención de las mismas en el
lugar de instalación, para lo cual un método convencionalmente
empleado es la utilización de cimentaciones formadas por un gran
bloque de hormigón, que se asienta en fondo marino del lugar de la
instalación, para disponerse la estructura de la instalación en
montaje o amarre respecto de dicha cimentación.
Las cimentaciones mencionadas se construyen
habitualmente en lugares portuarios o costeros, transportándose
luego hasta el lugar de la instalación, en donde se asientan sobre
el fondo marino como base de anclaje para la estructura de la
instalación correspondiente, la cual se construye en el propio
lugar de la instalación sobre la cimentación.
El problema de esta realización es que, tanto
para fondear la cimentación, como para el montaje de la
instalación de aplicación, se requiere de grandes grúas (por
ejemplo con una capacidad de carga de 400 toneladas), las cuales
deben ser llevadas hasta el lugar de la instalación, resultando el
transporte y la utilización (generalmente en alquiler) de dichas
grúas, de un coste muy elevado, hasta el punto de que para
instalaciones pequeñas el uso es prácticamente prohibitivo y, en
cualquier caso, el problema persiste después del montaje de la
instalación, ya que para los desmontajes y montajes de reparación o
mantenimiento que sean necesarios, es preciso igualmente llevar las
grúas hasta el lugar de la instalación.
De acuerdo con la invención se propone un
sistema constructivo para realizar cimentaciones destinadas para
las estructuras acuáticas en las aplicaciones mencionadas,
utilizando unos medios que sirven también para el transporte de las
cimentaciones construidas y su fondeo en los lugares de
instalación, así como para el transporte de las estructuras de
aplicación y su montaje sobre las cimentaciones correspondientes, en
tanto que las cimentaciones se determinan ellas mismas con unas
características que las hacen
ventajosas.
ventajosas.
El sistema de la invención comprende una
plataforma flotante anular, sobre la cual se incorporan una serie
de cabrestantes, utilizándose en combinación con dicha plataforma
una bandeja inferior, entre las cuales se forma un encofrado para
realizar el hormigonado de construcción de la cimentación que se
pretende, la cual se sujeta sobre la plataforma flotante mediante
los cabrestantes de ésta, permitiendo retirar la bandeja inferior,
para transportar la cimentación mediante la mencionada plataforma
flotante hasta el lugar de instalación, en donde mediante los
cabrestantes de sujeción se deja caer la cimentación hasta el
asentamiento en el fondo marino, previamente acondicionado.
Se obtiene de este modo un sistema con el que
mediante la misma plataforma flotante se realiza el encofrado de
construcción de la cimentación y el transporte de la misma hasta el
lugar de instalación, así como el fondeo en el lugar
correspondiente, sin necesidad de tener que llevar grúas al lugar
de instalación para realizar dicho fondeo.
La propia plataforma flotante se halla prevista
además para realizar sobre ella, mediante utillajes
complementarios, el montaje de las estructuras marinas de
aplicación sobre la cimentación, como pueden ser, por ejemplo, un
aerogenerador o una planta desaladora, de modo que dichas
estructuras se pueden construir sobre la plataforma flotante en
puerto o lugares costeros donde haya instaladas grúas apropiadas
para ello, transportándose la estructura ya montada, mediante la
propia plataforma flotante, hasta el lugar de la instalación, en
donde mediante la misma plataforma flotante se realiza el montaje
de la estructura sobre la cimentación fondeada en el lugar.
En ningún caso es por lo tanto necesario, con
este sistema de la invención, llevar grúas hasta el lugar de
instalación de las estructuras de aplicación, las cuales se
construyen totalmente en la costa sobre la plataforma flotante y
mediante ésta se llevan hasta el lugar de instalación y se colocan
sobre la cimentación correspondiente.
De igual modo, la plataforma flotante permite
retirar la estructura de aplicación respecto del montaje sobre la
cimentación en el lugar de instalación, para llevar dicha
estructura, con la misma plataforma flotante, hasta un lugar
portuario o costero, para realizar las operaciones de reparación o
mantenimiento que no puedan ser realizadas en el lugar de la
instalación, eliminando también en este caso la necesidad de
trasladar grúas a los lugares de instalación de las
estructuras.
Para la retirada y acceso de la plataforma
flotante respecto de la posición operativa de colocar y retirar la
estructura de aplicación sobre la cimentación, dicha plataforma
flotante se halla prevista con una abertura radial, a través de la
cual puede pasar la columna central de unión entre la estructura y
la cimentación cuando la plataforma flotante se ha de retirar o
colocar respecto de la posición circundante alrededor de la
columna mencionada.
La plataforma flotante puede incorporar también
medios de elevación, para encajar y desencajar la estructura de
aplicación respecto de la cimentación en el montaje y en el
desmontaje, estando prevista una solución de hundimiento de la
plataforma por anegado y reflotación por achicado, en combinación
con flotadores de control de dichas funciones dispuestos sobre la
propia plataforma, que permite realizar el descenso y la elevación
de la estructura de aplicación para el encaje y el desencaje
respecto de la cimentación, mediante la propia plataforma
flotante.
Para el transporte de la cimentación construida
o de las estructuras de aplicación montadas, la plataforma
flotante puede ser desplazada por arrastre mediante un barco
remolcador, pero también puede incorporar la propia plataforma un
equipamiento motriz, para desplazarse por sí misma en el medio
acuático.
La cimentación destinada para el anclaje de las
estructuras de aplicación se forma en un bloque estructural de
hormigón, comprendiendo una base anular de gran diámetro (por
ejemplo 25 metros), la cual queda unida mediante arcos radiales
convexos hacia arriba, respecto de un núcleo central situado a un
nivel superior.
Resulta así una cimentación que con poco
material logra una gran resistencia al esfuerzo axial vertical de
apoyo sobre ella, ya que los tirantes radiales transmiten el
esfuerzo hacia la base anular, permitiendo sustentar con seguridad
y estabilidad estructuras de gran peso.
Por todo ello, el sistema constructivo y la
cimentación preconizados resultan de una características
ciertamente ventajosas, adquiriendo su realización vida propia y
carácter preferente en la aplicación para la que se hallan
destinados.
La figura 1 muestra en perspectiva explosionada
el conjunto de encofrado para la construcción de una cimentación
según la invención.
La figura 2 es una perspectiva del conjunto
anterior acoplado.
La figura 3 es un ejemplo de cómo se realiza en
un lugar portuario el hormigonado de construcción de una
cimentación sobre el encofrado anterior.
La figura 4 es una vista diametralmente
seccionada del hormigonado de la cimentación sobre el
encofrado.
La figura 5 muestra en perspectiva una
cimentación construida mediante el encofrado anterior.
La figura 6 es una vista en sección diametral de
la misma cimentación.
La figura 7 es un ejemplo de cómo se realiza en
el propio lugar portuario el montaje de un primer tramo de
estructura a soportar sobre la cimentación mantenida en
flotación.
La figura 8 es una vista diametralmente
seccionada de la cimentación sujeta en flotación, con el primer
tramo de estructura a soportar dispuesto sobre ella.
La figura 9 es un ejemplo del transporte
flotante de la cimentación mediante remolcado de arrastre hacia el
lugar de instalación.
La figura 10 es una perspectiva de la operación
de fondeo de la cimentación mediante la propia plataforma flotante
empleada para el encofrado de construcción y para el
transporte.
La figura 11 es una vista diametralmente
seccionada de dicha operación de fondeo de la cimentación.
La figura 12 es una perspectiva de la
cimentación fondeada.
La figura 13 es un ejemplo de la operación del
montaje de utillajes accesorios sobre la plataforma flotante, en un
lugar portuario.
La figura 14 muestra el ejemplo de montaje de la
estructura de un aerogenerador sobre la plataforma flotante, en el
lugar portuario.
La figura 15 es un ejemplo del transporte
flotante de la estructura de aerogenerador montada sobre la
plataforma flotante, hacia el lugar de instalación.
La figura 16 es un ejemplo de la operación de
montaje de la estructura de aerogenerador sobre la cimentación de
anclaje, mediante la propia plataforma flotante.
La figura 17 es una vista de la liberación de la
plataforma flotante respecto de la estructura de aerogenerador
después de acoplada dicha estructura a la cimentación de
anclaje.
La figura 18 es una vista de la estructura de
aerogenerador dispuesta sobre la cimentación de anclaje, con un
detalle ampliado del acoplamiento de montaje.
La figura 19 es un ejemplo de la disposición de
la estructura de una planta desaladora sobre la cimentación de
anclaje.
El objeto de la invención se refiere a un
sistema de construcción de unas particulares cimentaciones de las
destinadas para instalar en el mar estructuras del tipo de
aerogeneradores, plantas desaladoras u otras, empleando unos medios
que sirven para la construcción de las cimentaciones, para su
transporte hasta el lugar de instalación y para el fondeo en el
lugar correspondiente, así como para construir sobre dichos medios
las estructuras de aplicación y llevarlas ya construidas hasta el
lugar de instalación para colocarlas sobre la cimentación
correspondiente.
El sistema preconizado comprende una plataforma
flotante (1), formada por un cuerpo anular hueco, en combinación
con la cual se utiliza una bandeja (2) de cierre inferior, formando
entre ambas un encofrado para la construcción de un bloque de
hormigón (3) que constituye una cimentación de aplicación para la
finalidad indicada de instalación de estructuras en el mar.
La plataforma flotante (1) incorpora dispuestos
sobre ella una serie de cabrestantes (4), mediante los cuales se
sujeta el bloque de hormigón (3) que se construye en el encofrado,
como representa la figura 4, de forma que la bandeja inferior (2)
del encofrado puede soltarse para dejarla caer al fondo acuático,
en donde queda almacenada a la espera de posteriores
utilizaciones, sin restar espacio útil, como representa la figura
7.
El bloque (3) de la cimentación construida se
mantiene de esa forma sujeto a la plataforma flotante (1), después
de retirada la base (2), de modo que en esa disposición se puede
realizar sobre la cimentación (3) el montaje de un tramo (5)
destinado para el acoplamiento de la estructura a sustentar en la
instalación de aplicación para la que se destina dicha cimentación
(3), realizándose esta operación, como la del hormigonado de
construcción de la cimentación (3), en un lugar portuario donde hay
grúas (6) apropiadas para esas funciones, como se observa
respectivamente en las figuras 7 y 3.
El bloque de la cimentación (3), junto con el
tramo (5) incorporado sobre dicho bloque, se llevan desde el lugar
portuario de construcción hasta el lugar de la instalación en el
mar, mediante transporte flotante con la plataforma (1) como
representa la figura 9. El desplazamiento al respecto puede ser
realizado mediante arrastre con un barco remolcador (7), como
representa la misma figura 9, pero sin alterar el concepto la
propia plataforma flotante (1) puede estar equipada con medios
motrices incorporados en ella, para desplazarse por sí misma en el
medio acuático.
Una vez en el lugar de instalación, mediante la
propia plataforma flotante (1) se realiza el descenso de fondeo de
la cimentación (3) para asentarla en el fondo marino previamente
acondicionado, como muestran las figuras 10 y 11, realizándose
dicha operación mediante los cabrestantes (4) de la plataforma
flotante (1) que sujetan a la cimentación (3).
Con la misma plataforma flotante (1) que se
utiliza para el encofrado de construcción del bloque de la
cimentación (3), se realiza por lo tanto también el transporte
hasta el lugar de instalación en el mar, así como el fondeado de
instalación de la cimentación (3) en el lugar correspondiente, sin
que al lugar de instalación tengan que llevarse grúas de operación,
evitándose los grandes costos de las mismas.
La propia plataforma flotante (1) es susceptible
de utilizarse también, mediante la incorporación de unos utillajes
accesorios (8), para montar sobre ella la estructura de aplicación
destinada a incorporarse sobre la cimentación (3), como puede ser
un aerogenerador (9), una planta desaladora (10), o cualquier otra
estructura de montaje en el mar, realizándose también dicho montaje
de la estructura de aplicación sobre la plataforma flotante (3) en
lugar portuario, mediante las grúas (6) existentes en el mismo,
como representa la figura 14, en la que se muestra como ejemplo,
sin carácter limitativo, el montaje de un aerogenerador (9),
considerándose este ejemplo para la explicación subsiguiente, pero
de modo que todo ello es válido igualmente para cualquier otra
estructura destinada a incorporarse sobre la cimentación (3).
En esa disposición, mediante la propia
plataforma (1) es susceptible de trasladarse igualmente en
transporte flotante la estructura montada del aerogenerador (9),
como representa la figura 15, hasta el lugar de instalación, en
donde mediante la misma plataforma flotante (1) se realiza el
montaje de la estructura del aerogenerador (9) sobre la cimentación
(3) correspondiente, como muestra la figura 16.
Para ello, la estructura flotante (1) puede
estar equipada con cualquier medio que permita el descenso y
elevación de la estructura del aerogenerador (9), para establecer
el acoplamiento o desacoplamiento respecto del tramo (5) dispuesto
sobre la cimentación (3).
En ese sentido se prevé preferentemente una
solución de hundimiento y reflotación de la plataforma flotante
(1), por ejemplo mediante anegado y achicado de la misma,
permitiendo así bajar y subir la estructura del aerogenerador (9)
con la propia plataforma (1), para su encaje respecto del tramo (5)
dispuesto sobre la cimentación (3), en la operación de montaje, o
para efectuar el desacoplamiento cuando se trata de realizar el
desmontaje del aerogenerador (9) respecto de la cimentación
(3).
Sobre la plataforma (1) se prevé en este último
caso el equipamiento de unos flotadores (11), mediante los cuales
se regula automáticamente la profundidad de inmersión y la
estabilidad de dicha plataforma (1) en el hundimiento, en función
de la altura que sea necesaria.
En la operación de montaje, una vez acoplada la
estructura del aerogenerador (9) respecto del tramo (5) incorporado
sobre la cimentación (3), se libera dicha estructura del
aerogenerador (9) de la sujeción mediante los utillajes accesorios
(8), como representa la figura 17, para retirar la plataforma (1)
de la instalación.
Mediante la plataforma flotante (1) se puede
realizar igualmente, mediante un procedimiento inverso, el
desmontaje de la estructura del aerogenerador (9) respecto de la
cimentación (3), llevando a la plataforma (1) hasta la posición
circundante respecto de la columna central del montaje, en un
situación sumergida, en la cual disposición se amarra la estructura
del aerogenerador (9) mediante los utillajes accesorios (8), de
modo que reflotando entonces la plataforma (1) se produce la
elevación del aerogenerador (9) y por consiguiente su
desacoplamiento respecto del tramo (5) incorporado sobre la
cimentación
(3).
(3).
En estas condiciones, el aerogenerador (9) puede
ser retirado del montaje sobre la cimentación (3), mediante la
propia plataforma flotante (1) y ser llevado también con ella hasta
un lugar portuario, para realizar las operaciones de reparación o
mantenimiento que sean necesarias, no requiriéndose en ningún caso
el traslado de grúas hasta el lugar de la instala-
ción.
ción.
Para que la plataforma flotante (1) pueda entrar
y salir respecto de la posición centrada de operación rodeando a
la columna central del montaje sobre la cimentación (3), dicha
plataforma flotante (1) va provista con una abertura radial (12), a
través de la cual puede pasar la mencionada columna central del
montaje, permitiendo así la entrada y salida de dicha plataforma
flotante (1) respecto de la posición centrada de operación.
El acoplamiento de la estructura del
aerogenerador (9) sobre el tramo (5) incorporado sobre la
cimentación (3), se prevé mediante un encaje cónico (13) entre los
respectivos extremos, como se observa en el detalle de la figura 18,
de modo que el acoplamiento del montaje y el desacoplamiento del
desmontaje son realizables mediante simple descenso o elevación
vertical del aerogenerador (9), en la forma anteriormente
descrita.
Para la estabilidad de la sustentación de la
estructura de aplicación, la disposición del tramo (5) sobre la
cimentación (3) se establece con unos tirantes de refuerzo (14),
los cuales reparten los esfuerzos de vuelco, desde una cierta
altura, sobre la periferia de la cimentación (3). Y en el caso de
estructuras de gran diámetro, como puede ser una planta desaladora
(10), tal como representa la figura 19, la sustentación se puede
complementar además con tirantes o columnas verticales (15) de
refuerzo.
En cualquier caso, merced a la capacidad de
hundimiento y de reflotación de la plataforma (1), cuando no es
necesario el uso de ésta, se puede depositar en el fondo marino,
hundiéndola, bien sobre la cimentación (3) de una instalación o en
cualquier otro lugar, quedando así almacenada sin ocupar un
espacio útil, para su uso cuando vuelva a ser necesario, mediante
la reflotación.
El bloque de la cimentación (3) se forma, según
las figuras 5 y 6, con una base anular (3.1) de gran diámetro y
unos nervios radiales (3.2) arqueados en convexidad hacia arriba,
los cuales unen a la base anular (3.1) con un núcleo central (3.3)
situado a un nivel superior, sobre el cual se establece el apoyo
del tramo (5) destinado para el acoplamiento de la estructura a
sustentar en el montaje de aplicación.
Se obtiene de esta manera una cimentación (3)
con forma de casquete, en la cual los tirantes radiales arqueados
(3.2) reparten los esfuerzos de carga axial que se aplican sobre el
núcleo central (3.3), hacia la base anular (3.1), consiguiéndose
con una cantidad reducida de material una resistencia que permite
soportar estructuras muy pesadas, mientras que el apoyo de la
sustentación con dicha cimentación resulta a la vez muy
estable.
Claims (8)
1. Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje, del tipo que comprende la
formación de un bloque de hormigón, el cual se lleva al lugar de la
instalación, en donde dicho bloque se fondea para construir sobre
él la estructura de aplicación, caracterizado porque el
bloque (3) de hormigón constitutivo de la cimentación se realiza
mediante un encofrado compuesto por una plataforma flotante (1) de
forma anular y una bandeja de cierre inferior (2), incorporando la
plataforma flotante (1) unos cabrestantes (4), mediante los cuales
se sujeta el bloque de hormigón (3) construido, retirándose la
bandeja inferior (2), para el transporte de dicho bloque (3) en
flotación mediante la propia plataforma (1) hasta el lugar de
instalación, en donde desde la misma plataforma (1) y por medio de
los cabrestantes (4) de la misma se realiza el descenso del
mencionado bloque (3) hasta el asentamiento del mismo en el fondo
marino previamente acondicionado.
2. Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje, de acuerdo con la primera
reivindicación, caracterizado porque en el mismo lugar de
fabricación del bloque de hormigón (3) se incorpora sobre dicho
bloque un tramo vertical (5) destinado para montar sobre él la
estructura de aplicación que se ha de sustentar sobre la
cimentación.
3. Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje, de acuerdo con las
reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porque la
estructura de aplicación que se ha de sustentar sobre la
cimentación se monta en un lugar portuario sobre la misma plataforma
flotante (1) del encofrado de construcción del bloque de hormigón
(3) de la cimentación, llevándose dicha estructura montada sobre
la mencionada plataforma flotante (1) hasta el lugar de
instalación, en donde mediante la propia plataforma (1) se realiza
la incorporación de la estructura sobre el tramo (5) dispuesto
sobre la cimentación (3).
4. Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje, de acuerdo con la tercera
reivindicación, caracterizado porque el acoplamiento de
montaje de la estructura de aplicación a sustentar, respecto del
tramo (5) incorporado sobre el bloque (3) de la cimentación, se
realiza mediante un encaje cónico (13), respecto del cual la
estructura de aplicación es susceptible de incorporarse y retirarse
mediante desplazamiento vertical.
5. Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje, de acuerdo con las
reivindicaciones tercera y cuarta, caracterizado porque el
movimiento vertical de la estructura de aplicación a sustentar,
para el acoplamiento y desacoplamiento respecto del tramo (5)
incorporado sobre el bloque (3) de la cimentación, se realiza
mediante la misma plataforma flotante (1) de transporte, yendo
equipada al respecto dicha plataforma (1) flotante con medios de
elevación y descenso de la estructura de aplicación.
6. Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje, de cuerdo con las
reivindicaciones tercera y cuarta, caracterizado porque el
movimiento vertical de la estructura de aplicación a sustentar,
para el acoplamiento y desacoplamiento respecto del tramo (5)
incorporado sobre el bloque (3) de la cimentación, se realiza
mediante la misma plataforma flotante (1) de transporte,
incorporando al respecto dicha plataforma flotante (1) un sistema
de hundimiento y reflotación, mediante anegado y achicado, en
combinación con unos flotadores (11) de estabilidad y regulación
del hundimiento.
7. Sistema de montaje de estructuras acuáticas
sobre una cimentación de anclaje, de acuerdo con las
reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque la plataforma
flotante (1) posee una abertura radial (12), a través de la cual es
susceptible el paso de la columna central del montaje de la
estructura de aplicación a sustentar, para la entrada y salida de
dicha plataforma flotante (1) respecto de la posición centrada de
operación para incorporar o retirar la estructura de aplicación
respecto del acoplamiento sobre el tramo (5) incorporado sobre el
bloque (3) de la cimenta-
ción.
ción.
8. Cimentación para el sistema de montaje de la
reivindicación primera, del tipo que consta de un gran bloque de
hormigón destinado para asentarse sobre el fondo marino en el lugar
de instalación, caracterizada porque el bloque estructural
(3) de hormigón consta de una base anular (3.1) de gran diámetro,
la cual queda unida mediante tirantes radiales (3.2) arqueados en
convexidad hacia arriba, respecto de un núcleo central (3.3)
situado a un nivel superior, determinando el conjunto una forma de
casquete en la que los esfuerzos de carga axial vertical que se
aplican sobre el núcleo (3.3) se reparten hacia la base anular
(3.1) a través de los nervios radiales (3.2).
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| ES200600034A ES2316211B1 (es) | 2006-01-09 | 2006-01-09 | Sistema de montaje de estructuras acuaticas sobre una cimentacion de anclaje y cimentacion destinada para dicho montaje. |
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