Proyecto básico de cimentación de gravedad para eólica offshore mediante cajones cuadrados construidos en dique flotante

Abstract

RESUMEN: Planteamiento. Se ha estudiado la posibilidad de construcción de un parque de molinos para energía eólica offshore. Para ello se ha comenzado con unos datos de partida que incluían condiciones metaoceánicas básicas, estudio geológico simple y un predimensionamiento. Este predimensionamiento consistía en un cajón hormigonado en dique flotante de base octogonal. A partir de lo mencionado se han ampliado los estudios marinos y geológicos para poder calcular los esfuerzos, mediante formulación de Airy y Morison, en la estructura a causa del oleaje, las corrientes y el viento. Posteriormente se han añadido las cargas producidas por el aerogenerador y se han estudiado los modos de fallo de una cimentación offshore: hundimiento, deslizamiento, vuelco plástico y vuelco rígido. Con los datos obtenidos se ha procedido a redimensionar la estructura para evitar el fallo de cualquiera de sus formas, así como para evitar fallos en operaciones de fondeo y transporte. Para comprobarlo se han introducido los valores en el software PLAXIS para la obtención de coeficientes de seguridad. Por otro lado se ha realizado un estudio del proceso constructivo, comenzando por las actuaciones previas a la construcción del cajón, pasando por todos los pasos en los que fundamenta la creación de la estructura y hasta su transporte. Una vez se ha finalizado en su lugar de construcción se traslada al punto en que será fondeado. Para este apartado se ha puesto especial atención a las operaciones previas y posteriores al fondeo: preparación de la banqueta y protección a la socavación, respectivamente. Por último, se ha estudiado la planificación de la realización de todo un parque de 50 elementos y su distribución temporal para las fases de construcción, transporte y fondeo. Para la viabilidad del proyecto se ha hecho una estimación de costes tanto para una única cimentación como para todo el parque. Estudio económico. El estudio revela que la cimentación no se ha optimizado económicamente. Con un total de 4,6 millones de euros por cimentación y con unos parciales aproximados de 1millón para la construcción, 2 millones para la adquisición y colocación de la torre metálica y 1,6 millones para operaciones marítimas. Conclusiones. El trabajo revela que una cimentación de gravedad puede ser perfectamente viable para profundidades marinas que pueden llegar hasta los 30 metros. La estructura soporta todas las cargas y no hay mayores complicaciones en las operaciones de construcción y fondeo. Sin embargo, no significa que sea la solución óptima ni logística, ni económica, ni tecnológicamente. Se han puesto de manifiesto ciertas situaciones que sin llegar a ser un problema pueden ser un condicionante a la hora de elegir este tipo de cimentación, como puede ser la necesidad de acopiar un número considerable de elementos durante la estación invernal o el elevado precio de los áridos muy densos.

ABSTRACT: Exposition. The possibility of a windmill offshore park construction for wind energy production has been studied. We have started with sorne starting data that included basic oceanic conditions, simple geologic studies and a presizing. This presizing consisted of a concrete caisson with octagonal-shape base built in a floating dock. To start with, marine and geologic studies have been extended to be able to calculate the efforts, by means of Airy and Morison formulation, in the structure because of the waves, currents and wind forces. Later, the loads produced by the aerogenerator were added and the ways of failure of an offshore foundation have been studied: collapse, sliding, plastic overturning and rigid overturning. With the collected data it is time to resize the structure to avoid the failure in anyone of its forms, as well as to avoid failures in operations of anchorage and transport. In order to verify the values we introduced the data in the software PLAXIS to obtain safety factors. On the other hand, a study of the constructive process has been conducted, beginning with the construction previous activities for the caisson, happening through ali the passages on which it bases the creation of the structure and ending with its transport Once it has been built in his place of construction it moves to the point in which it will be anchored. For this section we have put special attention to later and previous operations: preparation of the foundation beds and scour protection. Finally, the planning of the construction has been studied as well as for the whole park of 50 elements and its temporal distribution for the phases of construction, transports and anchorage. A cost estimation for the viability of the project has been realized. Economic study. The study reveals that the foundations has not been optimized economically. With a total price of 4.6 million Euros by foundtions and with approximated partial of 1million for the construction, 2 million for the acquisition and positioning of the metallic tower and 1.6 million for marine operations. Conclusions. The work reveals that a gravity base foundation can perf ectly be viable for marine depths up to 30 meters. The structure bears ali the efforts and there are no majors complications in the operations of construction and anchorage. Nevertheless, it does not mean that it is neither the optimal solution, logistically nor economically, nor technologically. Situations have been certainly shown that without happening to be a problem can be a conditioner at the time of choosing which type of foundations to choose, as it can be the necessity to gather together a considerable number of elements during winter time or the elevated price of the very dense ones