ES2812984A1 - Sistema de construcción de grandes estructuras que deben ser flotantes en algún momento de su construcción, transporte u operación - Google Patents

Abstract

Se trata de un sistema constructivo innovador que permite construir estructuras flotantes de hormigón de fondo plano en al menos dos fases, eliminando la necesidad de diques secos, barcazas, gradas, cuñas o dispositivos similares, de forma rápida y económica, utilizando en su lugar un conjunto de bolsas poliméricas de material de alta resistencia como medio para la construcción sobre una plataforma de muy poco calado de una primera fase de la estructura (el "cascarón") y su posterior puesta en flotación.

Description

DESCRIPCIÓN

SISTEMA DE CONSTRUCCIÓN DE GRANDES ESTRUCTURAS QUE DEBEN SER

FLOTANTES EN ALGÚN MOMENTO DE SU CONSTRUCCIÓN, TRANSPORTE U

OPERACIÓN

SECTOR DE LA TÉCNICA

Artefactos y sistemas constructivos de grandes estructuras de fondo plano destinadas a ubicarse en aguas marinas o terrestres (lagos, grandes ríos, etc.) como cajones para puertos, fundaciones de aerogeneradores, islas artificiales de generación eléctrica, almacenamientos y regasificaciones de GNL, etc.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

El problema técnico que la invención descrita en el presente documento pretende resolver consiste en la construcción de grandes estructuras pesadas de fondo plano destinadas a usos marinos, sean flotantes o apoyados en el fondo en su estado operativo, tales como estructuras soporte de aerogeneradores o plataformas de fondo plano realizadas en hormigón o en acero, con la novedad de no precisar de diques secos, gradas, barcazas, etc. que encarecen la construcción y tienen tamaño y disponibilidad limitada, lo que puede impedir la construcción en lugares próximos a los emplazamientos operativos de los artefactos o retrasos inevitables en la construcción de los mismos.

Aunque en algunos casos se han utilizado sistemas similares, el desarrollo de la industria de tejidos poliméricos complejos de gran resistencia hace posible ahora la puesta en práctica económica y segura de fórmulas como la que constituye esta invención.

EXPLICACIÓN DE LA INVENCIÓN

En la primera fase se construye un cascarón sobre una plataforma o encofrado (para el caso de hormigón) horizontal sencillo apoyado sobre bolsas poliméricas llenas de aire a presión, que a su vez se apoyan en una plataforma submarina de pocos metros de profundidad preparada en una zona de menor calado de un puerto (p.e. de 1 a 2 m).

En el caso de hormigón, una vez construida la losa, de unos 20 cm de espesor, se construyen los muros perimetrales según la construcción de que se trate, hasta una altura de varios metros, y también con un espesor mínimo del orden de los 20 cm.

Una vez construido el cascarón en esta primera fase, éste se pone a flote simplemente vaciando las bolsas de aire. El cascarón, que en estas circunstancias tendrá un calado muy pequeño, de muy pocos metros, se lleva remolcado a otra zona abrigada donde, una vez amarrado, se puede continuar la construcción en seco (segunda fase).

Dependiendo de la forma y dimensiones de este cascarón, puede ser necesario reforzar el fondo (refuerzos que pueden formar parte de la estructura definitiva o tener carácter provisional) para garantizar que éste soportará los esfuerzos durante la puesta en flotación y el transporte.

La construcción en la segunda fase avanzará hasta que, en su caso, el peso de la misma o las necesidades constructivas hagan necesario el apoyo en una plataforma plana a mayor profundidad que la de la primera fase, que normalmente será próxima al calado de salida del puerto.

En unos casos, como por ejemplo un cajón para integrar en la ampliación del dique de un puerto, la construcción se puede hacer íntegramente en flotación siempre que se controle el avance de obra para evitar inclinaciones excesivas de la estructura.

En otros casos se necesitará, bien en esta segunda fase o en una tercera, apoyar la estructura en un fondo plano preparado a mayor profundidad, en torno a la mínima de salida de puerto (p.e. para montar el mástil, la nacelle y las palas de una turbina eólica marina, que requieren grandes alturas y, en muchos casos, en condiciones de viento adversas, lo que aconseja tener la máxima estabilidad en la base).

Este apoyo en la plataforma preparada en el fondo del puerto se puede conseguir mediante lastrado con agua de mar, llenando el cascarón hasta un nivel que no interfiera con la construcción de la estructura.

Otra posibilidad que no precisaría lastrado con agua de mar es incluir una segunda fase de hormigonado, con la estructura a flote, de la parte de losa y muros que no se hicieron cuando, en la primera fase, se construyó el cascarón, en los casos en que esto sea posible manteniendo una verticalidad razonable de la estructura durante el proceso constructivo. Apoyada en esta plataforma de mayor profundidad se completaría la construcción del artefacto.

Desde aquí se flotaría, deslastrando hasta que se alcance el calado requerido, para trasladarla al lugar de su ubicación de espera o de operación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Figura 1.- Zona de construcción del cascarón (Primera Fase) vista en sección.

Figura 1A.- Ídem vista en planta para la construcción del cascarón de un artefacto de planta circular.

Figura 2.- Flotación del cascarón.

Figura 3A.- Calado del cascarón en flotación.

Figura 3B.- Calado en una segunda fase de construcción, cuando no hay necesidad de que se realice sobre una base plana firme.

Figura 3C.- Calado a medida que se avanza con los muros perimetrales, cuando no es necesaria una base firme para terminar la construcción.

Figura 4A.- Construcción en segunda o tercera fase sobre una base plana firme, mostrando la necesidad de lastrar con agua para asegurar el apoyo firme sobre la base.

Figura 4B.- Una vez terminada la construcción, se deslastra de agua para que flote y se saque del puerto.

Las referencias numéricas que aparecen en las diferentes figuras hacen referencia a los elementos siguientes:

(1) Nivel del mar.

(la ) Plataforma plana en zona de pequeño calado.

(lb ) Muelle trabajo en tierra.

(2) Bolsas inflables de alta resistencia infladas a la presión adecuada para permitir su deformación parcial y soportar la carga de la estructura encofrado y del cascarón.

(2A) Bolsas una vez desinfladas.

(3) Plataforma de armado de fondo de chapa o encofrado.

(4) Cascarón a construir en seco.

(4A) Posible refuerzo para evitar el colapso del fondo según dimensiones.

(5) Mangueras de aire comprimido.

(6) Compresor regulador de presión.

(7) Construcción adicional segunda fase (ejemplo) hasta agotar la flotabilidad del cascarón.

(7A) Construcción adicional segunda fase (ejemplo) que incluye muros perimetrales que aumentan la flotabilidad.

(7B) Construcción adicional que requiere apoyo sobre base plana firme.

(8) Agua de lastrado.

(10) La estructura está firmemente apoyada en la base.

(11) Hueco creado al deslastrar que permite reflotar la construcción terminada.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

Una realización preferente sería el sistema constructivo de una plataforma cilindrica de hormigón para fundaciones de aerogeneradores, de las que existen varias en el mercado. Esta construcción se realizaría en dos o más fases, siendo la más crítica la primera, que es a la que se refiere esta invención.

La construcción comenzaría preparando una plataforma submarina (Fig 1, (1a)) con un calado del orden de 1,5 metros en el nivel medio del mar para un puerto (p.e. Arinaga en Gran Canaria) con una marea alta máxima del orden de 1,4 m.

Por supuesto, los dibujos son meramente ilustrativos en cuanto a las dimensiones relativas de la fundación, bolsas, etc. que se muestran a muy distintas escalas.

Sobre esta losa se construirá, como se explica más adelante, un cascarón del mismo diámetro de la fundación (Fig 1 (4)), pero con espesor de losa y paredes muy inferior a los espesores finales. Para grandes diámetros del cilindro (en este ejemplo se ha considerado un diámetro de 80 m) este cascarón se reforzará con estructuras de acero (Fig 1 (4a)) para asegurar su resistencia en flotación.

El cascarón y la estructura de refuerzo se diseñarán para ser parte integrante de la construcción final, a ser posible sin que haya partes provisionales que se usen solo para el transporte que se realizará a la zona de construcción de la etapa siguiente. En las (Fig 3 y 4, referencias (7), (7a) y (7b) se muestran estas construcciones adicionales a realizar en una segunda o tercera fase, en otros lugares de mayor calado.

Sobre esta plataforma submarina se dispondrá un conjunto de bolsas de material polimérico muy resistente (del tipo del utilizado en las Zodiac) (Fig 1 (2)) infladas a una presión adecuada (en torno a los 1,2 kg/cm2) tal que se deformen bajo la carga que van a soportar proporcionando una superficie de apoyo a la estructura del encofrado (Fig 1 (3)) que se usará para la losa del cascarón, manteniendo esta plataforma sobre el nivel del mar incluso en las mareas altas. Por ejemplo, en el puerto de Arinaga en Gran Canaria la altura de las bolsas, después de la deformación bajo carga, deberá ser de unos 3 m, y su diámetro sin carga (forma cilíndrica) de unos 4 m.

La figura 1a pretende ilustrar en planta el concepto descrito, sin que deban tenerse en cuenta las escalas de bolsas y fundación.

El sistema neumático y sus correspondientes mangueras y valvulería Fig 1 y 2, ref (5) y (6) aseguran el inflado a la presión adecuada y el desinflado en el momento de la flotación del cascarón.

Una vez construido el cascarón se procederá a desinflar las bolsas, con lo que el cascarón quedará libre para flotar (Fig. 2). En el ejemplo, con unos espesores de hormigón en losa y muro de 0,2 m, y una altura de muro perimetral de 3 m, el calado en flotación es inferior a 1 m, por lo que se podría flotar sin dificultad con la marea en su nivel medio.

Una vez en flotación el cascarón se trasladará a otra ubicación de mayor calado, bien en el mismo puerto o en otro próximo, donde se continuará la construcción de la fundación (Figs 3A, 3B y 3C).

Esta construcción se podrá realizar en parte a flote, teniendo en cuenta la gran estabilidad de la estructura y el carácter de simetría respecto del eje vertical central de la estructura de esta realización preferente.

En este caso, las etapas finales de construcción se realizarían (Fig 4A) en una zona donde se haya preparado una plataforma submarina a un calado próximo al máximo de salida de puerto, en cuyo lugar, previo lastrado con agua, se asentaría la base de la fundación para poder instalar el mástil, la nacelle y las palas del aerogenerador antes de (Fig 4B) proceder a su deslastrado y flotación para trasladar el conjunto completo a su emplazamiento provisional o definitivo.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   Sistema constructivo de grandes estructuras o artefactos marinos de fondo plano, consistente en construir en una primera etapa un cascarón de espesores y peso relativamente reducidos sobre una cama o encofrado apoyado en un conjunto integrado por bolsas poliméricas de alta resistencia infladas con un sistema de aire a presión, y que, una vez construido el cascarón y puesto en condiciones de flotabilidad, se desinflan para permitir la flotación del cascarón y su traslado a otro lugar de mayor calado donde se continúe la construcción en seco en el interior del cascarón, bien con éste en flotación o bien apoyando el fondo del mismo sobre una plataforma plana a mayor profundidad.