PROCEDIMIENTO DE INSTALACIÓN DE ESTRUCTURA FLOTANTE MONOLÍTICA PARA SOPORTE DE AEROGENERADOR.

Proceso de instalación de estructura flotante monolítica para soporte de aerogenerador en zonas marítimas de gran profundidad y alejadas de la costa que consiste en el fondeo de la estructura desde una posición horizontal de transporte hasta la vertical mediante la inundación controlada de su interior,

de forma que el tramo emergente sobre la superficie marina sea mínimo, para que el montaje del aerogenerador a instalar en la coronación se realice a través de una embarcación tipo catamarán o similar y sin necesidad de medios complementarios de elevación. El emergido de la estructura se realiza mediante extracción del agua interior a través de diversas válvulas a lo largo de la altura que se equilibra parcialmente con el lastre tipo granular introducido a través de una apertura lateral. La fuerza en los amarres de sujeción se aplica mediante el ajuste de la línea de flotación de la estructura.

Procedimiento de instalación de estructura flotante monolítica para soporte de aerogenerador.

Objeto de la invención El objeto principal de la invención se refiere al método de instalación de una estructura flotante monolítica hueca para el soporte de aerogeneradores de gran potencia u otros elementos. Se enmarca en el ámbito de las energías renovables, en concreto energía eólica marina, planteando su utilidad para la instalación en zonas marítimas de gran profundidad y alejadas de la costa.

Antecedentes de la invención En el contexto que la tendencia global se decanta por el uso de las energías renovables, de entre ellas la tecnología referente a la obtención de energía eléctrica a partir del viento ha sufrido en un corto período de tiempo un importante impulso tecnológico y de I+D.

Los avances más significativos se han traducido, y siguen traduciéndose, en aerogeneradores con potencias muchomás elevadas que las de sus predecesores, de mayor diámetro, más pesados y con mayor vida útil. Éste hecho ha permitido el planteamiento y explotación de diseños de estructuras para el soporte de aerogeneradores situados en el mar, donde los costes relativos a la cimentación necesaria para estas estructuras son considerablemente más importantes que en las estructuras cimentadas en tierra (onshore) y que con la existencia de aerogeneradores de gran potencia, que por otra parte no requieren de estructuras de soporte significativamente más costosas que para sus predecesores, permiten desde un punto de vista comercial absorber los costes extra derivados del emplazamiento en el mar a cambio de una mayor potencia instalada.

Pese a las numerosas ventajas que la tecnología de la aerogeneración marina ha demostrado tener hasta el momento, éstas se han visto frenadas por la dificultad de hallar ubicaciones marinas con condiciones de viento favorables y a su vez con batimetrías que permitan la fijación y cimentación de éstas estructuras, en profundidades máximas del orden de los 50m, a cierta distancia de la costa, donde sea posible la instalación de grandes parques eólicos offshore que no generen un importante impacto, principalmente visual desde el punto de vista de la aceptación social de la infraestructura.

Es en este punto donde cobra sentido el diseño de plataformas flotantes para el soporte de aerogeneradores, puesto que permiten la instalación de grandes parques eólicos alejados de la costa y con independencia de la profundidad de la zona considerada.

Hasta la fecha se han desarrollado algunas patentes en cuanto a diferentes diseños de plataformas flotantes para dicho fin, de las cuales cabe destacar las patentes WO2010106208 y WO2006132539, que por su simplicidad permiten garantizar la estabilidad del sistema sin necesidad de recurrir a elementos activos de control de estabilidad más allá de los propios relativos a los aerogeneradores.

La patente US20060165493 describe un diseño formado por 3 puntos de flotación diferenciados, con un sistema activo de transferencia de fluido de lastrado entre ellos que se traduce en importantes costos de mantenimiento, además del aumento de coste debido a la existencia de los múltiples puntos de flotación.

Otros diseños como los presentados en WO2010110329 y WO2010110330 mantienen una filosofía parecida al propuesto en WO2006132539, introduciendo métodos de instalación que permiten facilitar su colocación en el emplazamiento definitivo.

En los casos anteriores el material base de la construcción es el acero, y en aquellos en que la estabilidad es generada mediante un par de fuerzas adrizante, conseguido a través del descenso del centro de gravedad mediante el añadido de lastre, se diferencian claramente una estructura inferior sumergida total o parcialmente, dedicada a la funciones de flotador y contenedor de material de lastrado, y una estructura superior aérea encargada de soportar el aerogenerador a la altura deseada sobre el nivel medio del mar, conectadas entre sí mediante distintos tipos de conexiones.

En éstas, el método constructivo que se emplea para su instalación es transportar la estructura inferior hasta la zona de fondeo, donde una vez lastrada y garantizada su verticalidad y estabilidad, se conecta la estructura superior y posteriormente el aerogenerador.

En el caso de las patentes WO2010110329 y WO2010110330, el sistema difiere a lo comentado, proponiendo un sistema telescópico de torre, de forma que se transporta y fondea la estructura de flotación, que en su interior alberga la torre superior. Una vez fondeada la estructura inferior, se coloca el aerogenerador sobre el tramo de torre interior que sobresale de ésta y posteriormente se iza mediante un sistema de poleas.

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Todos estos sistemas, tanto el de conexión de ambas estructuras en la mar como el de izado telescópico, son aplicables a estructuras de acero, donde el peso de la torre superior es muy inferior al de una de hormigón y a la parte inferior sumergida y lastrada, siendo posible técnica y económicamente el uso de embarcaciones-grúa para su izado y ensamblaje.

En el caso del diseño de estructuras construidas totalmente en hormigón, como la descrita en la solicitud de patente P201132097, o de mayor envergadura en acero, deben plantearse nuevos métodos de instalación que permitan transportar y fondear estructuras monolíticas huecas, sin necesidad de separar el sistema en una estructura inferior y otra superior, eliminando el problema de necesidad de grandes grúas sobre grandes buques o plataformas, debido al peso de una estructura y minimizando las duras, y técnicamente complejas, tareas de acoplamiento de elementos de grandes dimensiones en alta mar.

Descripción de la invención La presente invención hace referencia al proceso constructivo para el transporte y fondeo de una estructura flotante monolítica (formada por una sola pieza incluyendo el elemento flotador y la torre de soporte) tipo SPAR para el soporte de aerogeneradores u otros elementos.

Puesto que al tratarse de estructuras de gran tamaño, del orden de 150-300 metros de longitud, y muy pesadas, no es posible su transporte por vía terrestre de ningún modo, la construcción de la estructura debe realizarse en un dique seco que permita una conexión directa con el mar, pudiendo transportar la estructura como un elemento flotante en configuración horizontal.

Una vez la estructura ha sido construida y está lista para ser transportada, debe sellarse la zona superior para evitar su inundación, igual que los diferentes orificios laterales, y proceder al llenado del dique seco, provocando la flotación de la estructura en posición horizontal. Previamente al llenado, y con la intención de poder realizar las tareas de conexión de cables de fijación a la estructura en seco, se procede a su conexión, manteniendo el extremo opuesto de los cables unido a un elemento de flotación tipo boya o similar.

Una vez la estructura se encuentra flotando en posición horizontal, mediante remolcadores se procede a su extracción del dique seco y se transporta en esa misma posición hasta el lugar de fondeo. Durante el proceso de transporte, los cables se encuentran enrollados para facilitar la navegación, manteniendo sus extremos opuestos flotando a popa de la estructura.

Una vez alcanzadas las coordenadas de fondeo, se despliegan los cables en su posición final en planta, manteniendo aún sus extremos flotando.

A continuación se procede al anegamiento interior de la estructura hueca con agua, para producir el hundimiento controlado de la misma, tanto en la velocidad de llenado de agua como en los movimientos globales de cambio de posición del conjunto de la estructura, de flotación horizontal a flotación vertical, que suponen un proceso de adrizado de la estructura de soporte, manteniendo durante todo el tiempo la mayor parte de la estructura sumergida.

En la fase de erección del sistema, se bombea agua en su interior de forma que la estructura va adoptando una cierta inclinación hasta alcanzar la posición vertical. Esta operación se prevé realizarla con la ayuda de una embarcación o boya auxiliar que controle el movimiento de hundimiento de la base de la estructura a través de un sistema de cables conectados a la embarcación y la estructura.

La operación finaliza con la estructura posicionada en vertical y donde tan solo sobresale de la superficie marina un pequeño tramo de la estructura, no superior a 30 m, lo necesario para que las operaciones de montaje del aerogenerador se puedan realizar a una altura aproximadamente igual a la de la cubierta de trabajo de una embarcación, evitando las dificultades de trabajar a grandes alturas, donde cualquier pequeña oscilación...

1) Procedimiento de instalación de plataforma flotante tipo SPAR monolítica (estructura construida en una sola pieza, que incluye el elemento flotador tipo SPAR y la torre de soporte) para el soporte de aerogeneradores u otros elementos, caracterizado por el fondeo de la estructura desde una posición horizontal hasta posicionarla en vertical mediante la inundación controlada de su interior, donde el movimiento de descenso y rotación de la estructura se controle a través de cables desde una o varias embarcaciones o boyas auxiliares de forma que el montaje del elemento a soportar se realice en cota de cubierta de la embarcación tipo catamarán o similar, a un máximo de 30m del NMM y acoplado a la estructura permitiendo la instalación de dichos elementos mediante el uso de puentes grúa o similar, emergiendo finalmente el conjunto estructura-elemento mediante el bombeo del

agua interior de la estructura y donde finalmente el lastrado con sólidos definitivo se realice mediante una apertura lateral de la estructura una vez emergida 2) Procedimiento de instalación de acuerdo a la reivindicación 1, donde el proceso de extracción de agua para la emersión de la estructura flotante de soporte se realice a través de diversas válvulas a lo largo de la altura, 15 dispuestas en su paramento.

3) Procedimiento de instalación de acuerdo a la reivindicación 1, donde el material sólido de lastrado sea conducido hacia el fondo a través de un sistema tubular interno a la estructura que a su vez frene el material por rozamiento y por el posterior impacto con el agua existente en su interior.

4) Procedimiento de instalación de acuerdo a la reivindicación 1, donde el ajuste de la fuerza en los cables de amarre se realice mediante el ajuste de la línea de flotación de la estructura.

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FIGURA 1

FIGURA 2

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FIGURA 4

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