WO2014053680A1 - To be translated from eng (see isr) - Google Patents

To be translated from eng (see isr) Download PDF

Info

Publication number
WO2014053680A1
WO2014053680A1 PCT/ES2013/070339 ES2013070339W WO2014053680A1 WO 2014053680 A1 WO2014053680 A1 WO 2014053680A1 ES 2013070339 W ES2013070339 W ES 2013070339W WO 2014053680 A1 WO2014053680 A1 WO 2014053680A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
installation
foundation system
joint
offshore wind
wind turbines
Prior art date
Application number
PCT/ES2013/070339
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Javier IVARS SALOM
Rafael MOLINA SÁNCHEZ
José María GARCIA-VALDECASAS BERNAL
Miguel Angel CABRERIZO MORALES
Original Assignee
Técnica Y Proyectos, S. A.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Técnica Y Proyectos, S. A. filed Critical Técnica Y Proyectos, S. A.
Priority to ES13773817.5T priority Critical patent/ES2693719T3/es
Priority to CN201380051497.3A priority patent/CN104812963B/zh
Priority to US14/427,230 priority patent/US9605401B2/en
Priority to EP13773817.5A priority patent/EP2933381B1/en
Publication of WO2014053680A1 publication Critical patent/WO2014053680A1/es

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/42—Foundations for poles, masts or chimneys
    • E02D27/425—Foundations for poles, masts or chimneys specially adapted for wind motors masts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D23/00—Caissons; Construction or placing of caissons
    • E02D23/02—Caissons able to be floated on water and to be lowered into water in situ
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/10—Deep foundations
    • E02D27/22—Caisson foundations made by starting from fixed or floating artificial islands by using protective bulkheads
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/50—Anchored foundations
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D27/00—Foundations as substructures
    • E02D27/32—Foundations for special purposes
    • E02D27/52—Submerged foundations, i.e. submerged in open water
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0065—Monopile structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0056—Platforms with supporting legs
    • E02B2017/0069—Gravity structures
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02B—HYDRAULIC ENGINEERING
    • E02B17/00—Artificial islands mounted on piles or like supports, e.g. platforms on raisable legs or offshore constructions; Construction methods therefor
    • E02B2017/0091—Offshore structures for wind turbines

Definitions

  • the present invention can be included in the technical field of gravity foundation systems for the installation of offshore wind turbines.
  • the object of the invention is a gravity foundation system for the installation of offshore wind turbines that allows the transport, anchoring and subsequent refloating of the structure-wind turbine assembly once it is anchored, which gives the solution great versatility in the face of the uncertainties associated with the implementation and response of short and long-term terrain, as well as the procedure for the installation of the foundation system by previous gravity.
  • the support structure serves as the base of the wind turbine.
  • the sector contemplates the development of fixed and floating wind turbines depending on the depth to which the wind turbine will be installed.
  • the technical and economic viability of offshore wind is through the optimization and development of these support structures.
  • Gravity foundations are the solution used when the bottom is not suitable for piloting, using the own weight of the foundation and the possible ballasting thereof to keep the turbine stable in vertical position.
  • the solutions that have been developed for gravity foundations can be cataloged, both conceptually and constructively as follows: • Gravity-based gravity foundation, with greater or lesser slenderness and inclination of the conical section.
  • Foundation composed of a wide base on which a slender shaft is built. It is a solution similar to that used in bridge piers.
  • These solutions may include steel skirts at the base to confine the soil to facilitate piling by suction chambers and / or develop localized soil improvements, depending on the characteristics thereof.
  • the metallic structure formed by the tripod or the jackets reaches the seabed, which increases the use of the metal and consequently the cost of said solution, as well as having limited stability against horizontal actions.
  • the solution proposed by the present invention is based on the use of three reinforced concrete bases and hollows that incorporate a valve system for filling and emptying water inside it as a ballast.
  • a metallic structure joins these three concrete bases with a shaft or connecting element, which starts from the center of the structure and emerges on the free surface of the water, to which the connecting element will be connected with the tower of the wind turbine and on the one that installs the docking area, the stairs and the maintenance platform.
  • ballasting system allows the refloating of the structure once it is anchored, which gives the solution a great versatility before the uncertainties associated with the implementation and short and long-term ground response.
  • the fact of having three legs provides greater stability against the foundations by monobloc gravity. In addition to a better performance in less competent soils, it provides a better distribution of loads and transmits less stress to the ground.
  • the metallic structure allows to reduce the section of the structure, minimizing the surface in contact with the waves and therefore the forces transmitted by the flow-structure interaction and reducing the total weight of the foundation, lowering the center of gravity of the foundation and thus improving its navigability.
  • the proposed foundation based on the three bases of self-floating concrete is fully modular so it is viable to manufacture in several production centers for subsequent assembly in the port.
  • the proposed solution is self-floating so it can be towed to its final location.
  • the triangle configuration of the floats gives it great naval stability.
  • this structure allows the assembly of the wind turbine in port which allows to accelerate the assembly rate since more reduced operative windows are required.
  • the union of the metallic structure to the three concrete bases is carried out by means of three mixed joint knots each of which comprises a concrete core and a prestressing system integrated therein.
  • This joint joint node responds optimally to the constructive needs, since it can be used as a purely prefabricated system, with an arrangement capable of assuming the required execution and assembly tolerances; or well, with a semiprefabricated character, combining the execution of the metallic structure in the workshop with the concreting in port of all or part of the knot.
  • the metallic structure that joins the three concrete bases with the connection element comprises three inclined diagonal bars with their joining end to each joint junction with frustoconical shape that allows to properly adjust the mechanical conditions.
  • Each of the three floating concrete bases comprises a lower slab that is in contact with the ground once the system is submerged, an upper slab and a perimeter wall. These elements are reinforced with interior concrete walls, which in turn define groups of cells connected to each other.
  • the floating concrete bases are executed by continuous sliding on a floating platform and comprise a control system for carrying out the ballasting by means of a set of valves arranged on said floating concrete bases to allow the priming of a first group of cells that they are filled with water and the injection of air under pressure for emptying.
  • Floating concrete bases can optionally have a second group of non-collaborative cells in the buoyancy to access from the upper slab to the contact surface between the lower slab and the ground, and thus be able to improve the ground carrying capacity or the level of embedment on it.
  • the floating concrete bases have the following functions:
  • the metal structure has the following functions:
  • the procedure for installing an offshore wind turbine foundation system comprises the following stages:
  • the gravity foundation system for the installation of offshore wind turbines also includes a control system comprising a sensor subsystem, an operational control subsystem and a decision-making subsystem during the transport, anchoring, service and transport stages. reflota Terms, where the subsystem of operational control allows to carry out the coordination between the subsystems of sensorization and the subsystem of support for decision making.
  • One of the possible methods of manufacturing the foundation taking into account the development of the construction technique in civil engineering is the following: Being a mixed structure of concrete and steel, the process of manufacturing the concrete bases and the metallic structure.
  • the concrete bases are manufactured in a dock of a port using a floating dock, called cajonero, equipped with a sliding formwork system similar to the one used in the construction of concrete caissons for the docks of the ports.
  • This process allows to execute a concrete base with a high index of holes in its interior that guarantees the adequate buoyancy of the same.
  • a steel tubular hold is embedded, which will serve as a link between the metal structure and the concrete bases.
  • the metallic structure is realized by phases in earth, on the one hand the metallic structure that is connected to the concrete bases and on the other the shaft or element of connection that serves as base for the wind turbine.
  • the metallic structure is realized by means of welding of the unions.
  • the transport process is carried out by means of tugboats, which will locate the element in its definitive position and will be anchored using a system of anchors and winches, which will fix the position of the structure.
  • tugboats By means of a system of valves installed in the concrete bases it will be filled with water, which will allow its controlled anchoring until it is placed on the seabed.
  • the industrial application of the present invention is based on the fact that the marine wind energy industry is one of the sectors that foresee a greater development in the coming years. At present, most of the big electrical promoters and technologists are studying the best alternatives for the installation of wind turbines at sea.
  • the solution proposed resolves the foundation for the installation of the turbines in a large part of the proposed sites, allowing the installation of thousands of wind turbines.
  • Technologists and their auxiliary industry will adapt their processes for the manufacture and supply of these foundations.
  • the metallic structure is composed of tubes of smaller dimensions than the wind turbine's own shafts (6-3 meters), and there are potential synergies with the wind industry itself. It is a completely modular solution and therefore supports manufacturing strategies in different centers for subsequent assembly in the port. In this way possible problems in material supplies are minimized.
  • the drawers themselves are of such size that they would also allow their manufacture in different centers and later be transported to the assembly port.
  • Figure 1 shows a perspective view of a first embodiment of the gravity foundation system for the installation of offshore wind turbines of the present invention.
  • Figure 2. Shows an elevational view of Figure 1.
  • Figure 3. Shows a plan view of Figure 1.
  • Figure 4 shows a perspective view of a second embodiment of the gravity foundation system for the installation of offshore wind turbines of the present invention.
  • Figure 5. Shows an elevational view of Figure 4.
  • Figure 6. Shows a plan view of Figure 4.
  • Figure 7 shows a perspective view of a first embodiment of the joint junction between the metal structure and each of the floating concrete bases.
  • Figure 8 shows a plan view of the connecting detail of the bars of the metal structure to the joint junction node.
  • Figure 9 shows a sectional view AA of Figure 8.
  • Figure 10.- shows a sectional view BB of Figure 8.
  • Figure 1 shows a plan view of the joining detail of the bars of the metal structure to the joint joint node according to a second embodiment thereof.
  • Figure 12.- shows a sectional view AA of Figure 1 1.
  • Figure 13.- shows a block diagram of the control system of the gravity foundation system for the installation of offshore wind turbines.
  • Connection element (6) of the floating concrete bases (1, 4) with the wind turbine includes the berthing system of the maintenance vessel and the access stairs to the base of the wind turbine, as well as the system for fixing the wind turbine to the foundation.
  • connection of the metal structure (2, 5) to the three floating concrete bases (1, 4) is carried out by means of mixed joint knots (7, 27), one for each floating concrete base (1, 4), each of which comprises a concrete core (8) and a prestressing system (9) integrated therein.
  • the metallic structure (2, 5) joining the three floating concrete bases (1, 4) with the connecting element (3, 6) comprises three inclined diagonal bars (10) with their connecting end (11) at each joint junction (7, 27) with a truncated cone shape that allows to properly adjust the mechanical conditions.
  • the joint junction node (7, 27) further comprises a metallic coating (12) made of sheet metal that covers the concrete core (8) externally, metal coating (12) whose main function is to collaborate in the transfer and resistance of the stresses caused by the introduction of the efforts of the inclined diagonal bars (10) in the joint joint node (7, 27), although it also acts as a closing element and protection of the concrete core (8) used, to facilitate the conditions of durability thereof and, above all, of the working conditions of the prestressing system (9) arranged in the joint joint node (7, 27) of the metal structure (2, 5) and the floating concrete base (1, 4).
  • a metallic coating (12) made of sheet metal that covers the concrete core (8) externally, metal coating (12) whose main function is to collaborate in the transfer and resistance of the stresses caused by the introduction of the efforts of the inclined diagonal bars (10) in the joint joint node (7, 27), although it also acts as a closing element and protection of the concrete core (8) used, to facilitate the conditions of durability thereof and, above all, of the working conditions of the prestressing system (9)
  • the joint joint node (7, 27) also includes anchors that actively collaborate in the transmission of stresses, while the base of floating concrete (1, 4) comprises passive anchors arranged in its interior, either directly on an upper slab of closure (13) or in stiff walls or interior paraments arranged under the joint knots (not shown) of union.
  • the concreting of the upper closing slab (13) of the floating concrete base (1, 4) is carried out in the semiprefabricated case, only pods with tendons inside (not shown) being exempt, while in the case of prefabricated joint junctions (7, 27), the latter together with pods, tendons and passive anchors will be placed in approximate position during the concreting of the floating concrete base (1, 4).
  • the metallic coating (12) of the joint junction node (7) has a geometric shape of polyhedral type, with a trapezoidal prismatic upper zone (14). ) where one of its faces (15), that which receives an inclined diagonal bar, is in turn inclined and perpendicular to the inclined diagonal bar, and a lower irregular prismatic hexagonal zone (16), where two of its vertical faces ( 17), which receive first auxiliary bars (18) that join together two adjacent joint junctions (7) of each floating concrete base (1), are perpendicular to said first auxiliary bars (18), where the faces (15, 17) where the inclined diagonal bar is joined and the first auxiliary bars are made of steel sheet.
  • the active anchors comprising:
  • prestressing system (9) is also placed inside the joint junction joint (7),
  • the concrete will be concreted, preceded in the latter case by concreting an area connection between the joint junction node (7) and the floating concrete base (1), connection area left as a regulation element with tolerances in assembly and execution.
  • the prestressing of the prestressing system (9) arranged inside the joint junction node (7) penetrating the floating concrete base (1) is followed, followed by the injection of sheaths, to finish with the placement and welding of the metallic coating (12) of the joint joint node (7) enclosing the concrete core (8).
  • the joint joint knot (27) has a metallic coating (23) with a geometric shape of tubular type arranged around a concrete core (24), where the metallic coating (23) is a section of open steel tube in its upper part, to allow the concreting and placement of the rest of the elements described in the first embodiment of knot mixed (7).
  • the mixed joint core (27) receives, through the metallic coating (23) with a tubular-type geometric shape, the inclined diagonal bar (10), the first auxiliary bars (18) joining together two mixed joint knots ( 27) of each concrete floating base (1) and the second auxiliary bar (20) joining the joint junction node (27) with the connecting element (3).
  • the transfer plates (21), the transfer and connection plates (22), the prestressing system (9) are located inside the joint junction node (27), that is, in the concrete core (24). and the passive anchors as described above.
  • the gravity foundation system for the installation of offshore wind turbines further comprises a control system comprising in turn a sensorization subsystem (30), an operational control subsystem (31) and a decision making subsystem (32) during the transport, anchoring, service and reflotation stages, where the operative control subsystem allows to carry out the coordination between the sensorization subsystems and the decision support subsystem.
  • the sensorization subsystem (30) comprises filling level sensors (33) for priming the first group of cells whose function is to measure their level of ballasting during the stages of towing, anchoring and refloating. Preferably they are arranged on the lower slab.
  • the sensorization subsystem (30) further comprises inertial acceleration sensors (34) preferably arranged in the upper slab of the drawer, in Mixed joint knots and in the connection between the connecting element of the wind turbine and the metal structure. Its function is to measure accelerations to control the non-exceeding of the possible thresholds established by the generator manufacturer during the towing and anchoring stages.
  • the sensorization subsystem (30) further comprises Doppler acoustic sensors (35) for the measurement of currents in the environment of the structure and distance to the bottom. Its function is to monitor the hydrodynamics in the environment of the structure and to control the position of each caisson with respect to the bottom in the anchoring stage and to support the characterization of the evolution of erosion during the service stage. They are arranged in the meeting of the lower slab and the perimeter wall.
  • the sensorization subsystem (30) further comprises gyroscopes (36) for monitoring the roll and pitch of each of the floating concrete bases (1, 4), which are preferably arranged in the center of each floating concrete base. Its function is to control the verticality of the system during the stages of towing and anchoring.
  • the sensorization subsystem (30) furthermore comprises relative and absolute positioning sensors (37) for locating the system during transport and for dynamic positioning during the anchoring stage. They are arranged in the upper part of the metal structure.
  • the sensorization subsystem (30) further comprises pressure sensors (38) that allow estimating the actions resulting from the interaction between the marine flow and the structure during the service stage. They are preferably arranged in a recessed manner inside the perimeter walls of the floating concrete bases.
  • the sensorisation subsystem (30) further comprises deformation sensors (39) that allow to evaluate the number and magnitude of request cycles of the system due to the interaction thereof with the marine flow and / or the cyclic solicitations transmitted by the wind turbine. They are preferably arranged in the knots of the metallic structure and in the transition between the metallic structure and the floating concrete bases.
  • the decision support subsystem (32) comprises a first-level instrumental alarm logic device (40) for generating warnings against exceeding thresholds recorded by the sensorization subsystem and a second prediction device (41). level that is fed by a climate prediction system (42) and the instrumental historical records obtained in the different sensors (33, 34, 35, 36, 37, 38, 39), carrying out a real-time control (43 ) by the operative control subsystem (31) with the possibility of visualization in a display device (44), operative control subsystem (31) acting on control actuators (45) that carry out the opening and / or closing of filling and emptying valves (46) of water and on a system of anchors and winches (47), to fix the position of the foundation system, generating response scenarios of the foundation system in the short and long term.

Abstract

La presente invención se refiere a un sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore que permite el transporte, fondeo y posterior reflotación del conjunto estructura-aerogenerador una vez fondeado, lo que confiere a la solución una gran versatilidad ante las incertidumbres asociada a la puesta en obra y a la respuesta de terreno a corto y largo plazo, así como el procedimiento para la instalación del sistema de cimentación por gravedad anterior.

Description

D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se puede incluir en el campo técnico de los sistemas de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore.
El objeto de la invención es un sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore que permite el transporte, fondeo y posterior reflotación del conjunto estructura-aerogenerador una vez fondeado, lo que confiere a la solución una gran versatilidad ante las incertidumbres asociada a la puesta en obra y a la respuesta de terreno a corto y largo plazo, así como el procedimiento para la instalación del sistema de cimentación por gravedad anterior.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Uno de los principales problemas del sector eólico marino es la estructura soporte que sirve como base del aerogenerador. El sector contempla el desarrollo de aerogeneradores fijos y flotantes en función de la profundidad a la que se vaya a instalar el aerogenerador. La viabilidad técnica y económica de la eólica marina pasa por la optimización y el desarrollo de estas estructuras de soporte.
Atendiendo a su forma de apoyarse en el fondo marino existen dos tipos genéricos de estructuras fijas: apoyadas sobre el fondo marino, las cuales se denominan de gravedad, o hincadas en el terreno. Las cimentaciones por gravedad son la solución empleada cuando el fondo no es adecuado para su pilotaje, empleando el peso propio de la cimentación y del posible lastrado del mismo para mantener la turbina estable en posición vertical. En general, se pueden catalogar las soluciones que se han desarrollado para las cimentaciones por gravedad, tanto conceptual como constructivamente de la siguiente forma: • Cimentación por gravedad con forma troncocónica, con mayor o menor esbeltez e inclinación de la sección cónica. · Cimentación compuesta por una base ancha sobre la que se construye un fuste esbelto. Es una solución similar a la utilizada en pilas de puentes.
Estas soluciones pueden incluir faldones de acero en la base para confinar el terreno para facilitar la hinca por cámaras de succión y/o desarrollar mejoras del suelo localizadas, dependiendo de las características del mismo.
La selección de la cimentación de un aerogenerador offshore, para soluciones pilotadas como por gravedad, está condicionada por dos factores predominantes: la naturaleza geomorfológica del fondo marino y la profundidad del potencial emplazamiento.
A medida que nos aproximamos a los 40-50 metros de profundidad la instalación de aerogeneradores offshore encuentra dificultades económicas y técnicas que limitan el desarrollo de este sector y su rentabilidad. Las dimensiones de las cimentaciones, las dificultades constructivas y de puesta en obra, las cargas transmitidas al terreno y la potencial pérdida de verticalidad del conjunto restringen los emplazamientos en los que es viable el desarrollo de estas soluciones en la plataforma costera.
Añadida a las dificultades planteadas, la instalación de algunas de las soluciones desarrolladas hasta la fecha requiere del uso de medios marítimos especializados, específicamente diseñados para su transporte y puesta en obra. Actualmente el número de buques disponible con estas características es muy limitado y el coste del flete o de su ejecución resulta muy elevado. Entre los sistemas conocidos en el estado de la técnica se encuentra la solicitud internacional WO201 1 147592 relativa a una estructura de cimentación de una plataforma offshore empleada para trípode o jackets metálicos que consisten en uno o varios elementos macizos con falda donde apoyan las patas de la cimentación. La estructura anterior requiere de costosos medios marítimos que presenten gran capacidad de izada para llevar a cabo su colocación, además de que dicha estructura no es autoflotante y no es posible transportar el aerogenerador sobre dicha estructura desde tierra hasta el lugar de la instalación.
Además, en dicha solución, la estructura metálica formada por el trípode o los jackets llega hasta el lecho marino, lo que incrementa el uso del metal y en consecuencia el coste de dicha solución, además de que presenta una limitada estabilidad frente a acciones horizontales.
Se conoce también la solicitud de patente europea EP2539219 relativa a un dispositivo y método para transportar e instalar un aerogenerador offshore con cimentación por gravedad. Dicha solución no es autoflotante y requiere de costosos medios marítimos con gran capacidad de izada para su colocación, por lo que no permite el transporte del aerogenerador sobre su estructura desde tierra, presentando la necesidad de incorporar lastre adicional a la estructura para aumentar su estabilidad una vez fondeada, mediante árido o bloques de hormigón, de manera que no es compatible con terrenos con poca capacidad portante y presenta una limitada estabilidad al vuelco.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La solución planteada por la presente invención se basa en la utilización de tres bases de hormigón armado y huecas que incorporan un sistema de válvulas de llenado y vaciado de agua en su interior a modo de lastre. Una estructura metálica une estas tres bases de hormigón con un fuste o elemento de conexión, que arranca desde el centro de la estructura y emerge sobre la superficie libre del agua, al que se le conectará el elemento de unión con la torre del aerogenerador y sobre el que se instala la zona de atraque, las escaleras y la plataforma de mantenimiento.
Una vez transportada la estructura hasta su lugar de instalación, se procede al llenado de agua de las bases de hormigón para su lastrado y fondeo mediante sistemas tradicionales. El diseño del sistema de lastrado permite la reflotación de la estructura una vez fondeada, lo que confiere a la solución una gran versatilidad ante las incertidumbres asociada a la puesta en obra y a la respuesta de terreno a corto y largo plazo.
El hecho de tener tres patas aporta mayor estabilidad frente a las cimentaciones por gravedad monobloque. Además de un mejor comportamiento en suelos menos competentes, proporciona una mejor distribución de las cargas y transmite menos tensiones al terreno. La estructura metálica permite reducir la sección de la estructura, minimizando la superficie en contacto con el oleaje y por tanto los esfuerzos transmitidos por la interacción flujo-estructura y reduciendo el peso total de la cimentación, bajando el centro de gravedad de la misma y por lo tanto mejorando su navegabilidad.
La cimentación propuesta basada en las tres bases de hormigón autoflotante es totalmente modulable por lo que resulta viable su fabricación en varios centros de producción para su posterior ensamblaje en el puerto.
La solución planteada es autoflotante por lo que puede ser remolcada hasta su emplazamiento definitivo. La configuración en triangulo de los flotadores le confiere una gran estabilidad naval. Además, esta estructura permite el montaje del aerogenerador en puerto lo que permite acelerar el ritmo de montaje puesto que se requieren ventanas operativas más reducidas.
Para su traslado se emplean remolcadores convencionales. El hecho de no requerir buques específicos hace mucho más sencillo disponer de varias unidades permitiendo el transporte e instalación simultánea de varios sistemas, reduciendo los costes y plazos de instalación.
La unión de la estructura metálica a las tres bases de hormigón se lleva a cabo mediante tres nudos mixtos de unión cada uno de los cuales comprende un núcleo de hormigón y un sistema de pretensado integrado en el mismo.
Este nudo mixto de unión responde de manera óptima a las necesidades constructivas, ya que se puede emplear como un sistema netamente prefabricado, con una disposición capaz de asumir las tolerancias de ejecución y montaje requeridas; o bien, con un carácter semiprefabricado, combinando la ejecución de la estructura metálica en taller con el hormigonado en puerto de todo o parte del nudo.
La estructura metálica que une las tres bases de hormigón con el elemento de conexión comprende tres barras diagonales inclinadas con su extremo de unión a cada nudo mixto de unión con forma troncocónica que permite graduar adecuadamente los condicionantes mecánicos.
En este sentido, la solución de nudo mixto de unión con núcleo de hormigón y sistema de pretensado integrado en el mismo permite:
• Conseguir que las acciones axiales de las barras que convergen en el nudo mixto de unión converjan en un punto, reduciendo al mínimo las acciones debidas a las excentricidades de los elementos integrantes del conjunto estructura metálica, nudo mixto de unión y base de hormigón flotante.
· Reducir al mínimo posible las dimensiones físicas del nudo mixto de unión que, recogiendo los extremos de las barras que convergen en el mismo, envuelve al punto de convergencia.
• Reducir al mínimo los esfuerzos de flexión por empotramiento de las barras en el nudo mixto de unión.
· Llevar a cabo una utilización dominante del sistema de pretensado para lograr la capacidad necesaria de transferencia de los esfuerzos en el nudo mixto de unión hasta la base de hormigón flotante.
Cada una de las tres bases de hormigón flotante comprende una losa inferior que se encuentra en contacto con el terreno una vez sumergido el sistema, una losa superior y un muro perimetral. Estos elementos están reforzados con paramentos interiores de hormigón, que a su vez definen grupos de celdas conectadas entre sí.
Las bases flotantes de hormigón se ejecutan mediante deslizamiento en continuo sobre una plataforma flotante y comprenden un sistema de control para llevar a cabo el lastrado mediante un conjunto de válvulas dispuestas en dichas bases flotantes de hormigón para permitir el cebado de un primer grupo de celdas que son llenadas con agua y la inyección de aire a presión para su vaciado. Las bases flotantes de hormigón pueden disponer opcionalmente de un segundo grupo de celdas no colaborantes en la flotabilidad para acceder desde la losa superior a la superficie de contacto entre la losa inferior y el terreno, y así poder mejorar la capacidad portante terreno o el nivel de empotramiento sobre el mismo.
Las bases flotantes de hormigón tienen como funciones las siguientes:
-. Servir de cimentación a la estructura metálica a la cual se encuentra unida el elemento de conexión del aerogenerador, durante la etapa de transporte, fondeo y de servicio.
-. Incrementar la estabilidad naval durante las etapas de transporte y fondeo, para tanto permitir la navegación en condiciones climáticas más energéticas que soluciones que cuentan con un solo volumen, como para mejorar la seguridad en la etapa de fondeo o hundimiento de la estructura en su conjunto.
-. Dotar al sistema de puntos de tiro para su remolque durante la etapa de transporte con la posibilidad de instalación de flotadores.
-. Aumentar la estabilidad al vuelco y deslizamiento, alejando las masas del centro de vuelco y giro, lo cual favorece el aumento de la inercia del conjunto de la estructura, desplazando cerca del fondo el centro de masas.
-. Minimizar las cargas dinámicas y estáticas transmitidas al terreno al aumentar el reparto de la carga del peso propio por unidad de superficie y al favorecer la existencia de fuerzas restauradoras.
-. Permitir que la carga transmitida por cada cajón sea diferente al del resto durante la etapa de servicio, mediante un nivel de lastrado diferencial.
-. Limitar los asientos globales y diferenciales en el corto y en largo plazo.
-. Mantener la cota de apoyo de la estructura metálica a la misma profundidad variando sólo el puntal de la base flotante de hormigón.
-. Controlar la estabilidad naval y la flotabilidad durante las etapas de ejecución, transporte, fondeo y servicio. La estructura metálica tiene como funciones las siguientes:
-. Servir de elemento de transición entre las bases de hormigón flotante y el elemento de conexión del aerogenerador, alcanzando una altura de resguardo sobre el nivel máximo que pueda alcanzar la superficie libre del mar.
-. Impedir los desplazamientos relativos entre las bases de hormigón flotante. -. Limitar o reducir la interacción entre flujo marino y la estructura, la cual se produce en mayor magnitud a medida que nos aproximamos a la superficie.
-. Limitar la transmisión de cargas dinámicas de alta frecuencia entre las bases flotantes de hormigón y el terreno.
El procedimiento para la instalación de un sistema de cimentación de aerogeneradores offshore comprende las siguientes etapas:
• una primera etapa de transporte donde el sistema de cimentación es remolcado desde una dársena de acopio y/o montaje hasta el emplazamiento definitivo mediante el uso de embarcaciones remolcadoras donde se anclan las bases flotantes de hormigón.
• una segunda etapa de fondeo donde el sistema de cimentación se fondea hasta su contacto con el lecho marino modificando la flotabilidad global mediante el lastrado controlado de unos grupos de celdas presentes en las bases flotantes de hormigón operando unas válvulas presentes en dichas bases, y
• una tercera etapa de reflote en caso de desmantelamiento o necesidad de reposicionamiento del sistema de cimentación evacuando el lastre de agua de los grupos de celdas previamente lastrados hasta lograr flotabilidad positiva del sistema de cimentación.
Entre la segunda y la tercera etapa tiene lugar la etapa de servicio o etapa donde se lleva a cabo la explotación del aerogenerador. El sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore comprende además un sistema de control que comprende a su vez un subsistema de sensorización, un subsistema de control operativo y un subsistema de toma de decisiones durante las etapas de transporte, fondeo, servicio y reflotación, donde el subsistema de control operativo permite llevar a cabo la coordinación entre los subsistemas de sensorización y el subsistema de apoyo a la toma de decisiones.
Uno de los posibles métodos de fabricación de la cimentación, teniendo en cuenta el desarrollo de la técnica constructiva en ingeniería civil es el siguiente: Al tratarse de una estructura mixta de hormigón y acero, se independiza el proceso de fabricación de las bases de hormigón y la estructura metálica. Las bases de hormigón se fabrican en un muelle de un puerto utilizando un dique flotante, denominado cajonero, dotado de un sistema de encofrado deslizante similar al empleado en la construcción de cajones de hormigón para los diques de los puertos. Este proceso permite ejecutar una base de hormigón con un índice de huecos elevado en su interior que garantiza la adecuada flotabilidad del mismo. Durante el proceso de fabricación se deja embebido una espera tubular de acero que servirá de unión entre la estructura metálica y las bases de hormigón. La estructura metálica se realiza por fases en tierra, por un lado la estructura metálica que se conecta a las bases de hormigón y por otro el fuste o elemento de conexión que sirve de base para el aerogenerador. La estructura metálica se realiza por medio de soldadura de las uniones. Una vez terminadas las bases de hormigón, y estando al abrigo del puerto, se sitúan las bases en posición y se instala la estructura metálica valiéndose de una grúa. Una vez solidarizada la estructura metálica a las bases se coloca el fuste metálico o elemento de conexión en posición y se suelda al resto de la estructura. En este momento, el elemento está listo para su pre-fondeo en una zona protegida antes de su transporte definitivo e instalación en el parque eólico offshore. El proceso de transporte se realiza por medio de remolcadores, que ubicarán el elemento en su posición definitiva y se fondeará utilizando un sistema de anclas y winches, que fijará la posición de la estructura. Por medio de un sistema de válvulas instalado en las bases de hormigón se irá llenando de agua, lo que permitirá su fondeo controlado hasta colocarlo en el lecho marino.
La aplicación industrial de la presente invención se basa en que la industria de la energía eólica marina es uno de los sectores que prevén un mayor desarrollo en los próximos años. En la actualidad, la mayor parte de los grandes promotores eléctricos y los tecnólogos están estudiando las mejores alternativas para la instalación de los aerogeneradores en el mar.
La solución que se propone resuelve la cimentación para la instalación de las turbinas en buena parte de los emplazamientos que se plantean, permitiendo la instalación de miles de aerogeneradores. Los tecnólogos y su industria auxiliar van a adaptar sus procesos para la fabricación y suministro de estas cimentaciones. La estructura metálica está compuesta por tubos de dimensiones inferiores a los propios fustes del aerogenerador (6-3 metros), existiendo potenciales sinergias con la propia industria eólica. Es una solución completamente modulable y por tanto admite estrategias de fabricación en distintos centros para su posterior ensamblaje en el puerto. De esta forma se minimizan posibles problemas en los suministros de materiales. Los propios cajones son de tamaño tal que también permitiría su fabricación en distintos centros y posteriormente ser transportados al puerto de ensamblaje.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de un primer ejemplo de realización del sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore de la presente invención.
Figura 2.- Muestra una vista en alzado de la Figura 1. Figura 3.- Muestra una vista en planta de la Figura 1.
Figura 4.- Muestra una vista en perspectiva de un segundo ejemplo de realización del sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore de la presente invención.
Figura 5.- Muestra una vista en alzado de la Figura 4. Figura 6.- Muestra una vista en planta de la Figura 4. Figura 7.- muestra una vista en perspectiva de una primera realización del nudo mixto de unión de entre la estructura metálicas y cada una de las bases flotantes de hormigón.
Figura 8.- muestra una vista en planta del detalle de unión de las barras de la estructura metálica al nudo mixto de unión.
Figura 9.- muestra una vista en sección AA de la Figura 8.
Figura 10.- muestra una vista en sección BB de la Figura 8.
Figura 1 1.- muestra una vista en planta del detalle de unión de las barras de la estructura metálica al nudo mixto de unión según una segunda realización del mismo.
Figura 12.- muestra una vista en sección AA de la Figura 1 1.
Figura 13.- muestra un diagrama de bloques del sistema de control del sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
En las figuras 1 a 3 se identifican las partes principales que contiene el sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según un primer ejemplo de realización. En dichas figuras se identifican los siguientes elementos:
• Bases de hormigón flotante (1 ) o apoyos de hormigón armado y hueco en el interior, denominados "cajones" en el sector de la ingeniería civil marítima, con un sistema integrado de válvulas que permita el lastrado y deslastrado de la base con agua.
• Estructura metálica (2) en forma de trípode que une las bases de hormigón con un elemento de conexión (3) hasta la cota de instalación del aerogenerador. • Elemento de conexión (3) de las bases flotantes de hormigón (1 , 4) con el aerogenerador. Incluye el sistema de atraque del buque de mantenimiento y las escaleras de acceso a la base del aerogenerador, así como el sistema de fijación del aerogenerador a la cimentación.
En las figuras 4 a 6 se identifican las partes principales que contiene el sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según un segundo ejemplo de realización. En dichas figuras se identifican los siguientes elementos:
• Bases de hormigón flotante (4) armado y hueco en el interior, denominadas "cajones" en el sector de la ingeniería civil marítima, con un sistema integrado de válvulas que permita el lastrado y deslastrado de la base con agua. · Estructura metálica (5) en forma de celosía para unión de las bases de hormigón flotante (4).
• Elemento de conexión (6) de las bases flotantes de hormigón (1 , 4) con el aerogenerador. Incluye el sistema de atraque del buque de mantenimiento y las escaleras de acceso a la base del aerogenerador, así como el sistema de fijación del aerogenerador a la cimentación.
En cualquiera de los dos ejemplos de realización, la unión de la estructura metálica (2, 5) a las tres bases flotantes de hormigón (1 , 4) se lleva a cabo mediante unos nudos mixtos de unión (7, 27), uno para cada base flotante de hormigón (1 , 4), cada uno de los cuales comprende un núcleo de hormigón (8) y un sistema de pretensado (9) integrado en el mismo.
La estructura metálica (2, 5) que une las tres bases flotantes de hormigón (1 , 4) con el elemento de conexión (3, 6) comprende tres barras diagonales inclinadas (10) con su extremo de unión (1 1 ) a cada nudo mixto de unión (7, 27) con forma troncocónica que permite graduar adecuadamente los condicionantes mecánicos.
El nudo mixto de unión (7, 27) comprende además un recubrimiento metálico (12) de chapa que recubre exteriormente al núcleo de hormigón (8), recubrimiento metálico (12) cuya función principal es colaborar en la transferencia y resistencia de las solicitaciones provocadas por la introducción de los esfuerzos de las barras diagonales inclinadas (10) en el nudo mixto de unión (7, 27), aunque también actúa como elemento de cierre y protección del núcleo de hormigón (8) utilizado, para facilitar las condiciones de durabilidad del mismo y, sobre todo, de las condiciones de trabajo del sistema de pretensado (9) dispuesto en el nudo mixto de unión (7, 27) de la estructura metálica (2, 5) y la base de hormigón flotante (1 , 4).
El nudo mixto de unión (7, 27) comprende además unos anclajes que colaboran activamente en la transmisión de esfuerzos, mientras que la base de hormigón flotante (1 , 4) comprende unos anclajes pasivos dispuestos en su interior, bien directamente en una losa superior de cierre (13) o en unos tabiques de rigidez o paramentos interiores dispuestos bajo los nudos mixtos (no mostrados) de unión. Sobre estos anclajes dispuestos en la losa superior de cierre (13) o en los tabiques de rigidez se lleva a cabo el hormigonado de la losa superior de cierre (13) de la base de hormigón flotante (1 , 4) en el caso semiprefabricado, quedando exentas únicamente unas vainas con unos tendones en su interior (no mostrados), mientras que en el caso de nudos mixtos de unión (7, 27) prefabricado, estos últimos junto con unas vainas, tendones y anclajes pasivos serán colocados en posición aproximada durante el hormigonado de la base de hormigón flotante (1 , 4).
En una primera realización de nudo mixto de unión (7) mostrado en las Figuras 7 a 10, el recubrimiento metálico (12) del nudo mixto de unión (7) presenta una forma geométrica de tipo poliédrica, con una zona superior prismática trapezoidal (14) donde una de sus caras (15), aquella que recibe a una barra diagonal inclinada, es a su vez inclinada y perpendicular a la barra diagonal inclinada, y una zona inferior prismática hexagonal irregular (16), donde dos de sus caras verticales (17), que reciben a unas primeras barras auxiliares (18) que unen entre sí dos nudos mixtos de unión (7) adyacentes de cada base flotante de hormigón (1 ), son perpendiculares a dichas primeras barras auxiliares (18), donde las caras (15, 17) donde se unen la barra diagonal inclinada y las primeras barras auxiliares son de chapa de acero.
Además, en el nudo mixto de unión (7), una cara vertical (19) de la zona inferior prismática hexagonal irregular (16) que está dispuesta entre las dos caras verticales (17) que reciben a las primeras barras auxiliares (18), recibe a una segunda barra auxiliar (20) que une el nudo mixto de unión (7) con el elemento de conexión (3). Por tanto, en esta primera realización de nudo mixto de unión (7), dicho núcleo mixto de unión (7) recibe, a través del recubrimiento metálico (12) con forma geométrica de tipo tubular, la barra diagonal inclinada (10), las primeras barras auxiliares (18) que unen entre sí dos nudos mixtos de unión (7) adyacentes de cada base flotante de hormigón (1 ) y la segunda barra auxiliar (20) que une el nudo mixto de unión (7) con el elemento de conexión (3).
En el interior del nudo mixto de unión, es decir, en el núcleo de hormigón (8) se sitúan los anclajes activos que comprenden:
• unas chapas de transferencia (21 ) de las cuatro barras (10, 18, 20) que atacan al nudo mixto de unión (7), donde dos de ellas, la barra diagonal inclinada (10) y la segunda barra auxiliar (20) se encuentran unidas por soldeo entre sí, en el punto de intersección de los ejes de todas las barras (10, 18, 20),
• unas chapas de transferencia y conexión (22) de las primeras barras auxiliares entre sí,
además de situarse también en el interior del nudo mixto de unión (7) el sistema de pretensado (9),
Una vez situado el sistema anterior, bien en la bancada de prefabricación, o bien en puerto si se ejecuta el nudo mixto de unión (7) en el mismo, se procederá al hormigonado del nudo, precedido en este último caso del hormigonado de una zona de conexión entre el nudo mixto de unión (7) y la base de hormigón flotante (1 ), zona de conexión dejada como elemento de regulación con tolerancias en montaje y ejecución. Posteriormente se procede al pretensado del sistema de pretensado (9) dispuesto en el interior del nudo mixto de unión (7) que penetra en la base de hormigón flotante (1 ), seguido de la inyección de vainas, para terminar con la colocación y soldeo del recubrimiento metálico (12) del nudo mixto de unión (7) que encierra el núcleo de hormigón (8). En una segunda realización del nudo mixto de unión (27) mostrado en las Figuras segundo ejemplo de realización preferente, mostrado en las Figuras 1 1 y 12, el nudo mixto de unión (27) presenta un recubrimiento metálico (23) con forma geométrica de tipo tubular dispuesto alrededor de un núcleo de hormigón (24), donde el recubrimiento metálico (23) es una sección de tubo de acero abierto en su parte superior, para permitir el hormigonado y colocación del resto de elementos descritos en la primera realización de nudo mixto (7).
El núcleo mixto de unión (27) recibe, a través del recubrimiento metálico (23) con forma geométrica de tipo tubular, la barra diagonal inclinada (10), las primeras barras auxiliares (18) que unen entre sí dos nudos mixtos de unión (27) adyacentes de cada base flotante de hormigón (1 ) y la segunda barra auxiliar (20) que une el nudo mixto de unión (27) con el elemento de conexión (3). En el interior del nudo mixto de unión (27), es decir, en el núcleo de hormigón (24) se sitúan las chapas de transferencia (21 ), las chapas de transferencia y conexión (22), el sistema de pretensado (9) y los anclajes pasivos tal y como se ha descrito anteriormente. El sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore comprende además un sistema de control que comprende a su vez un subsistema de sensorización (30), un subsistema de control operativo (31 ) y un subsistema de toma de decisiones (32) durante las etapas de transporte, fondeo, servicio y reflotación, donde el subsistema de control operativo permite llevar a cabo la coordinación entre los subsistemas de sensorización y el subsistema de apoyo a la toma de decisiones.
El subsistema de sensorización (30) comprende unos sensores de nivel de llenado (33) del cebado del primer grupo de celdas cuya función es medir su nivel de lastrado durante las etapas de remolque, fondeo y reflote. Preferentemente se encuentran dispuestas sobre la losa inferior.
El subsistema de sensorización (30) comprende además unos sensores de aceleración inercial (34) preferentemente dispuestos en la losa superior del cajón, en los nudos mixtos de unión y en la conexión entre el elemento de conexión del aerogenerador y la estructura metálica. Su función es medir aceleraciones para controlar la no superación de los posibles umbrales establecidos por el fabricante del generador durante las etapas de remolque y fondeo.
El subsistema de sensorización (30) comprende además unos sensores acústicos doppler (35) para la medida de corrientes en el entorno de la estructura y de distancia al fondo. Su función es monitorizar la hidrodinámica en el entorno de la estructura y controlar la posición de cada cajón respecto al fondo en la etapa de fondeo y apoyar a la caracterización de la evolución de erosión durante la etapa de servicio. Se encuentran dispuestos en el encuentro de la losa inferior y el muro perimetral.
El subsistema de sensorización (30) comprende además unos giróscopos (36) para monitorizar el balanceo y cabeceo de cada una de las bases flotantes de hormigón (1 , 4), que se encuentran preferentemente dispuestos en el centro de cada base flotante de hormigón. Su función es controlar la verticalidad del sistema durante las etapas de remolque y fondeo.
El subsistema de sensorización (30) comprende además unos sensores de posicionamiento relativo y absoluto (37) para la localización del sistema durante el transporte y para el posicionamiento dinámico de esta durante la etapa de fondeo. Se encuentran dispuestos en la parte superior de la estructura metálica.
El subsistema de sensorización (30) comprende además unos sensores de presión (38) que permiten estimar las acciones resultantes de la interacción entre el flujo marino y la estructura durante la etapa de servicio. Se encuentran preferentemente dispuestos de manera embutida en el interior de los muros perimetrales de las bases flotantes de hormigón. El subsistema de sensorización (30) comprende además unos sensores de deformación (39) que permiten evaluar el número y magnitud de ciclos de solicitación del sistema debido a la interacción de éste con el flujo marino y/o a las solicitaciones cíclicas transmitidas por el aerogenerador. Se encuentran preferentemente dispuestos en los nudos de la estructura metálica y en la transición entre la estructura metálica y las bases de hormigón flotante.
El subsistema de apoyo a la toma de decisiones (32) comprende un dispositivo lógico (40) de alarma instrumental de primer nivel para generar avisos frente a la superación de umbrales registrados por el subsistema de sensorización y un dispositivo de predicción (41 ) de segundo nivel que se alimenta de un sistema de predicción climática (42) y de los registros históricos instrumentales obtenidos en los distintos sensores (33, 34, 35, 36, 37, 38, 39), llevando a cabo un control en tiempo real (43) por parte del subsistema de control operativo (31 ) con posibilidad de visualización en un dispositivo de visualización (44), subsistema de control operativo (31 ) que actúa sobre unos actuadores de control (45) que llevan a cabo la apertura y/o cierre de las válvulas de llenado y vaciado (46) de agua y sobre un sistema de anclas y winches (47), para fijar la posición del sistema de cimentación, generando escenarios de respuesta del sistema de cimentación a corto y largo plazo.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore caracterizado por que comprende:
- tres bases flotantes de hormigón (1 , 4) armado construidas mediante cajones de hormigón, autoflotantes y equipadas con válvulas de llenado y vaciado de agua (46) permitiendo su lastrado para su fondeo en su emplazamiento definitivo.
- una estructura metálica (2, 5) que une las bases flotantes de hormigón (1 , 4) con un elemento de conexión a la torre del aerogenerador, donde
- el elemento metálico (3, 6) para la conexión de las bases flotantes de hormigón (1 , 4) con el aerogenerador, elemento metálico (3, 6) sobre el que se instala una zona de atraque, una plataforma de mantenimiento y unas escaleras de acceso.
2. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 1 caracterizado por que la estructura metálica (2) presenta forma de trípode.
3. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 1 caracterizado por que la estructura metálica (5) presenta forma de celosía.
4. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 1 caracterizado por que la unión de la estructura metálica (2, 5) a las tres bases flotantes de hormigón (1 , 4) se lleva a cabo mediante unos nudos mixtos de unión (7, 27), uno para cada base flotante de hormigón (1 , 4), cada uno de los cuales comprende un núcleo de hormigón (8, 24) y un sistema de pretensado (9) integrado en el mismo.
5. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 4 caracterizado por que la estructura metálica (2, 5) comprende tres barras diagonales inclinadas (10) con su extremo de unión (1 1 ) a cada nudo mixto de unión (7, 27) con forma troncocónica.
6. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 5 caracterizado por que el nudo mixto de unión (7, 27) comprende además un recubrimiento metálico (12, 23) de chapa que recubre exteriormente al núcleo de hormigón (8, 24).
7. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 6 caracterizado por que el núcleo mixto de unión (7, 27) recibe, a través del recubrimiento metálico (12, 23) la barra diagonal inclinada (10), unas primeras barras auxiliares (18) que unen entre sí dos nudos mixtos de unión (7„ 27) adyacentes de cada base flotante de hormigón (1 ) y una segunda barra auxiliar (20) que une cada nudo mixto de unión (7, 27) con el elemento de conexión (3).
8. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 7 caracterizado por que el recubrimiento metálico (12) del nudo mixto de unión (7) presenta una forma geométrica de tipo poliédrica, con una zona superior prismática trapezoidal (14) donde una de sus caras (15), aquella que recibe a una barra diagonal inclinada (10), es a su vez inclinada y perpendicular a la barra diagonal inclinada (10), y una zona inferior prismática hexagonal irregular (16), donde dos de sus caras verticales (17), que reciben a las primeras barras auxiliares (18) que unen entre sí dos nudos mixtos de unión (7) adyacentes de cada base flotante de hormigón (1 ), son perpendiculares a dichas primeras barras auxiliares (18), donde las caras (15, 17) donde se unen la barra diagonal inclinada (10) y las primeras barras auxiliares (18) son de chapa de acero.
9. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 8 caracterizado por que la zona inferior prismática hexagonal irregular (16) del nudo mixto de unión (7) comprende una cara vertical (19) que está dispuesta entre las dos caras verticales (17) que reciben a las primeras barras auxiliares (18), donde dicha cara vertical (19) recibe a la segunda barra auxiliar (20) que une el nudo mixto de unión (7) con el elemento de conexión (3).
10. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 7 caracterizado por que el recubrimiento metálico (23) del nudo mixto de unión (27) presenta una forma geométrica de tipo tubular y el núcleo de hormigón (24) se encuentra dispuesto en su interior.
1 1 . Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 7 caracterizado por que el nudo mixto de unión (7, 27) comprende además unos anclajes activos para la transmisión de esfuerzos, mientras que la base de hormigón flotante (1 , 4) comprende unos anclajes pasivos dispuestos en su interior, bien directamente en una losa superior de cierre (13) o en unos tabiques de rigidez dispuestos bajo el nudo mixto de unión (7, 27).
12. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 1 1 caracterizado por que en el núcleo de hormigón (8, 24) se sitúan los anclajes activos que comprenden:
• unas chapas de transferencia (21 ) de las cuatro barras (10, 18, 20) que atacan al nudo mixto de unión (7), donde dos de ellas, la barra diagonal inclinada (10) y la segunda barra auxiliar (20) se encuentran unidas por soldeo entre sí, en el punto de intersección de los ejes de todas las barras (10, 18, 20),
· unas chapas de transferencia y conexión (22) de las primeras barras auxiliares entre sí,
además de situarse también en el interior del nudo mixto de unión (7) el sistema de pretensado (9).
13. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 1 caracterizado por que cada una de las tres bases de hormigón flotante (1 , 4) comprende una losa inferior que se encuentra en contacto con el terreno una vez sumergido el sistema, una losa superior (13), un muro perimetral y paramentos interiores o tabiques que definen un primer grupo de celdas conectadas entre sí.
14. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 13 caracterizado por que las bases flotantes de hormigón (1 , 4) comprenden un segundo grupo de celdas no colaborantes en la flotabilidad para el acceso desde la losa superior a la superficie de contacto entre la losa inferior y el terreno.
15. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 13 caracterizado por que comprende además un sistema de control que comprende a su vez un subsistema de sensorización (30), un subsistema de control operativo (31 ) y un subsistema de toma de decisiones (32) donde el subsistema de control operativo permite llevar a cabo la coordinación entre los subsistemas de sensorización (30) y el subsistema de apoyo a la toma de decisiones (32).
16. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 15 caracterizado por que el subsistema de sensorización (30) comprende al menos uno de entre los siguientes:
· unos sensores de nivel de llenado (33) del cebado del primer grupo de celdas para medir su nivel de lastrado,
• unos sensores de aceleración inercial (34),
• unos sensores acústicos doppler (35) para la medida de corrientes en el entorno de la estructura y de distancia al fondo marino,
· unos giróscopos (36) para monitorizar el balanceo y cabeceo de cada una de las bases flotantes de hormigón (1 , 4),
• unos sensores de posicionamiento relativo y absoluto (37),
• unos sensores de presión (38) que para estimar las acciones resultantes de la interacción entre el flujo marino y el sistema,
· unos sensores de deformación (39) que permiten evaluar el número y magnitud de ciclos de solicitación del sistema debido a la interacción de ésta con el flujo marino y/o a las solicitaciones cíclicas transmitidas por el aerogenerador.
17. Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore según reivindicación 16 caracterizado por que el subsistema de apoyo a la toma de decisiones (32) comprende un dispositivo lógico (40) de alarma instrumental de primer nivel para generar avisos frente a la superación de umbrales registrados por el subsistema de sensorización y un dispositivo de predicción (41 ) de segundo nivel que se alimenta de un sistema de predicción climática (42) y de los registros históricos instrumentales obtenidos en los distintos sensores (33, 34, 35, 36, 37, 38, 39), llevando a cabo un control en tiempo real (43) por parte del subsistema de control operativo (31 ) con posibilidad de visualización en un dispositivo de visualización (44), subsistema de control operativo (31 ) que actúa sobre unos actuadores de control (45) que llevan a cabo la apertura y/o cierre de las válvulas de llenado y vaciado (46) de agua y sobre un sistema de anclas y winches (47), para fijar la posición del sistema de cimentación.
18.- Procedimiento para la instalación de un sistema de cimentación de aerogeneradores offshore caracterizado por que comprende las siguientes etapas:
• una primera etapa de transporte donde el sistema de cimentación es remolcado desde una dársena de acopio y/o montaje hasta el emplazamiento definitivo mediante el uso de embarcaciones remolcadoras donde se anclan las bases flotantes de hormigón.
• una segunda etapa de fondeo donde el sistema de cimentación se fondea hasta su contacto con el lecho marino modificando la flotabilidad global mediante el lastrado controlado de unos grupos de celdas presentes en las bases flotantes de hormigón operando unas válvulas presentes en dichas bases, y
• una tercera etapa de reflote en caso de desmantelamiento o necesidad de reposicionamiento del sistema de cimentación evacuando el lastre de agua de los grupos de celdas previamente lastrados hasta lograr flotabilidad positiva del sistema de cimentación.
19.- Procedimiento para la instalación de un sistema de cimentación de aerogeneradores offshore según reivindicación 18 caracterizado por que previamente a la primera etapa de transporte se lleva a cabo una serie de etapas de fabricación del sistema de cimentación que comprenden:
· una etapa de fabricación de unas bases flotantes de hormigón en un muelle de un puerto utilizando un dique flotante en la que se deja embebida una espera tubular de acero que servirá de unión entre una estructura metálica y las bases de hormigón,
• una etapa de fabricación de la estructura metálica en tierra,
· una etapa de fabricación de un elemento de conexión que sirve de base para el aerogenerador,
• una etapa de solidarización de la estructura metálica a las bases flotantes de hormigón y de soldadura del elemento de conexión a la estructura metálica, y
• una etapa de montaje del aerogenerador al elemento de conexión.
PCT/ES2013/070339 2012-10-03 2013-05-28 To be translated from eng (see isr) WO2014053680A1 (es)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES13773817.5T ES2693719T3 (es) 2012-10-03 2013-05-28 Sistema de cimentación por gravedad
CN201380051497.3A CN104812963B (zh) 2012-10-03 2013-05-28 用于海上风力涡轮机的安装的基于重力的地基系统和用于海上风力涡轮机地基系统的安装的方法
US14/427,230 US9605401B2 (en) 2012-10-03 2013-05-28 Gravity-based foundation system for the installation of offshore wind turbines and method for the installation of an offshore wind turbine foundation system
EP13773817.5A EP2933381B1 (en) 2012-10-03 2013-05-28 Gravity system foundation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ESP201200994 2012-10-03
ES201200994A ES2452933B1 (es) 2012-10-03 2012-10-03 Sistema de cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014053680A1 true WO2014053680A1 (es) 2014-04-10

Family

ID=49305011

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/ES2013/070339 WO2014053680A1 (es) 2012-10-03 2013-05-28 To be translated from eng (see isr)

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9605401B2 (es)
EP (1) EP2933381B1 (es)
CN (1) CN104812963B (es)
ES (2) ES2452933B1 (es)
WO (1) WO2014053680A1 (es)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106017568A (zh) * 2016-07-06 2016-10-12 沈阳建筑大学 预制装配式混凝土体系的结构健康监测系统及集成方法
FR3108953A1 (fr) 2020-04-06 2021-10-08 Olivier JUIN Structure porteuse d’installation de modules de captage d’energie eolienne

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190177995A1 (en) * 2016-04-28 2019-06-13 Voyageur Internet Inc. Tower assembly with ballast receiving base
JP6575459B2 (ja) * 2016-08-17 2019-09-18 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 着床式基礎および着床式基礎の構築方法
US10767632B2 (en) * 2016-09-09 2020-09-08 Siemens Gamesa Renewable Energy A/S Transition piece for a wind turbine
GB201622129D0 (en) 2016-12-23 2017-02-08 Statoil Petroleum As Subsea assembly modularisation
ES2617991B1 (es) * 2017-02-14 2018-03-27 Berenguer Ingenieros S.L. Estructura marítima para la cimentación por gravedad de edificaciones, instalaciones y aerogeneradores en el medio marino
CN106869191A (zh) * 2017-04-17 2017-06-20 中山市华蕴新能源科技有限公司 海上风机基础防冲刷保护装置及其系统
PT110322A (pt) 2017-10-03 2019-04-02 Inst Superior Tecnico Fundação para turbina eólica offshore de capacidade flutuante e com sistema de fixação por âncoras de sucção
KR101840649B1 (ko) * 2017-11-20 2018-03-21 알렌 주식회사 해상 발전플랫폼의 부유시스템
CN108374430A (zh) * 2018-02-08 2018-08-07 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司 一种海上全潜式基础与辅浮设备及施工方法
CA180058S (en) * 2018-03-02 2019-03-01 John Rene Spronken Crane base fastener
CN108639256A (zh) * 2018-05-30 2018-10-12 西伯瀚（上海）海洋装备科技有限公司 一种海洋平台登艇装置及海洋平台
ES2701605A1 (es) * 2018-12-03 2019-02-25 Hws Concrete Towers S L Cimentacion para torres eolicas
US10634122B1 (en) 2019-02-08 2020-04-28 Are Telecom Incorporated Portable monopole tower with adjustable foundation
ES2796978B2 (es) * 2019-05-31 2022-07-13 Esteyco S A Procedimiento para el mantenimiento de torres eolicas mediante sistemas flotantes auxiliares
DK202070470A1 (en) 2020-07-08 2022-01-18 Stiesdal Offshore Tech A/S Structure with grouted joints and a method of forming such joint
CN117242223A (zh) 2021-05-06 2023-12-15 弗雷德和戈德曼有限责任公司D/B/A弗雷德和戈德曼有限公司 适于与海上自举升船舶一起使用的运输船舶的支架结构的系统和方法
CN117999390A (zh) 2021-07-30 2024-05-07 穆罕默德·阿米·拉克 基于重力的地基
JP7430859B1 (ja) 2022-07-27 2024-02-14 株式会社 セテック 浮体式洋上風力発電システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999051821A1 (en) * 1998-04-02 1999-10-14 Suction Pile Technology B.V. Marine structure
EP1707808A2 (de) * 2005-03-30 2006-10-04 REpower Systems AG Füsse für eine Offshore-Windenergieanlage
WO2011147592A1 (en) 2010-05-28 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Offshore foundation structure
EP2539219A1 (de) 2010-02-26 2013-01-02 STRABAG Offshore Wind GmbH Vorrichtung zum transport und installieren von eine flachgründung umfassende anordnung einer offshore-windenergieanlage sowie verfahren zum transport und zur installation einer solchen anordnung mit flachgründung

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3653219A (en) * 1969-12-31 1972-04-04 Texaco Inc Marine platform
JPS532242B2 (es) * 1974-12-24 1978-01-26
AU1193583A (en) * 1982-03-05 1983-09-08 Heerema Engineering Service B.V. Offshore tower
SE445473B (sv) * 1984-11-09 1986-06-23 Offshore Ab J & W Grundleggningselement foretredesvis avsett for undervattensbruk och anvendning av detta
US4821804A (en) * 1985-03-27 1989-04-18 Pierce Robert H Composite support column assembly for offshore drilling and production platforms
DE20100588U1 (de) * 2001-01-13 2001-03-22 Briese Remmer Off-Shore-Windkraftanlage
ITTO20070666A1 (it) * 2007-09-24 2009-03-25 Blue H Intellectual Properties Sistema di conversione di energia eolica offshore per acque profonde
NO330530B1 (no) * 2009-06-10 2011-05-09 Seatower As Anordning og fremgangsmate for understottelse av en vindturbin eller lignende
CN201746849U (zh) * 2010-06-24 2011-02-16 上海勘测设计研究院 海上风电场风机基础结构
DE202011101599U1 (de) * 2011-05-12 2011-09-23 Emilio Reales Bertomeo Offshore-Fundament für Windenergieanlagen
CN102268879B (zh) * 2011-05-25 2015-12-09 江苏道达海上风电工程科技有限公司 海上测风塔的基础结构及其安装方法
CN102587405A (zh) * 2012-02-27 2012-07-18 广东明阳风电产业集团有限公司 海上风机导管架基础安装方法及分离式导管架装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999051821A1 (en) * 1998-04-02 1999-10-14 Suction Pile Technology B.V. Marine structure
EP1707808A2 (de) * 2005-03-30 2006-10-04 REpower Systems AG Füsse für eine Offshore-Windenergieanlage
EP2539219A1 (de) 2010-02-26 2013-01-02 STRABAG Offshore Wind GmbH Vorrichtung zum transport und installieren von eine flachgründung umfassende anordnung einer offshore-windenergieanlage sowie verfahren zum transport und zur installation einer solchen anordnung mit flachgründung
WO2011147592A1 (en) 2010-05-28 2011-12-01 Siemens Aktiengesellschaft Offshore foundation structure

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106017568A (zh) * 2016-07-06 2016-10-12 沈阳建筑大学 预制装配式混凝土体系的结构健康监测系统及集成方法
CN106017568B (zh) * 2016-07-06 2018-12-25 沈阳建筑大学 预制装配式混凝土体系的结构健康监测系统及集成方法
FR3108953A1 (fr) 2020-04-06 2021-10-08 Olivier JUIN Structure porteuse d’installation de modules de captage d’energie eolienne
WO2021205293A1 (fr) 2020-04-06 2021-10-14 Juin Olivier Structure porteuse d'installation de modules de captage d'energie eolienne

Also Published As

Publication number Publication date
EP2933381A1 (en) 2015-10-21
US9605401B2 (en) 2017-03-28
CN104812963A (zh) 2015-07-29
EP2933381B1 (en) 2018-07-18
ES2452933B1 (es) 2015-03-09
CN104812963B (zh) 2017-10-13
US20150240442A1 (en) 2015-08-27
ES2452933A1 (es) 2014-04-03
ES2693719T3 (es) 2018-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014053680A1 (es) To be translated from eng (see isr)
ES2386402T3 (es) Estructura portante de cimentación flotante con componentes de flotación, con un diseño de elementos separados
ES2952964T3 (es) Estructura marítima para la cimentación de edificaciones y su método de instalación
ES2835551T3 (es) Cimentación de gravedad para aerogeneradores offshore
JP6554101B2 (ja) 洋上風力タービンの基礎を設置する方法及び洋上風力タービンの基礎を設置するのに用いるテンプレート
ES2392132T3 (es) Procedimiento para construir un cimiento para un sistema de generación de energía eólica
ES2387342B2 (es) Plataforma semisumergible triángular para aplicaciones en mar abierto
EP2212479B1 (en) Underwater suspended tunnel
US20120243943A1 (en) Offshore Station, Foundation for an Offshore Station, and Method for Building an Offshore Station
ES2784658T3 (es) Cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore
CN106812144A (zh) 双壁钢围堰施工方法
ES2387232A1 (es) Plataforma semisumergible para aplicaciones en mar abierto
WO2016042173A1 (es) Cimentación por gravedad para la instalación de aerogeneradores offshore y torres meteorológicas
CN109707002B (zh) 大型取水头精确定位沉放安装装置及方法
KR20110107888A (ko) 임시 물막이 공사를 생략하는 수중교각공사공법.
LT6027B (lt) Gravitacinio-estakadinio tipo hidrotechninis statinys
JP2016084660A (ja) 洋上風力発電装置の基礎構造
KR100995667B1 (ko) 해상풍력발전 지지구조체용 시스템 블록 및 이를 이용한 시공방법
CN207878498U (zh) 一种桥梁深水基坑的塔吊基础结构
NO136375B (es)
JP2010180684A (ja) 立体ラーメン構造の桟橋と施工方法
WO2020136288A1 (es) Plataforma flotante para aerogeneradores de gran potencia
JP6105044B2 (ja) 海上風力、橋および海上建造物用部分浮体式海上プラットホーム、および施工方法
CN201292535Y (zh) 深海裸岩墩护筒、定位桩、水下围堰一体化平台
CN203049560U (zh) 一种设置在深水急流无覆盖层陡峭裸岩上的钻孔桩平台

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13773817

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14427230

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2013773817

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE