ES2822172T3 - Dispositivo flotante de soporte de generador eólico costa afuera y conjunto eólico flotante correspondiente - Google Patents

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Abstract

Dispositivo flotante (2) destinado a soportar un generador eólico (1) en el mar y que incluye: - una columna central (21) flotante dispuesta para recibir de manera fija un mástil (12) del generador eólico (1), - al menos tres flotadores periféricos (22), - un brazo (23) por flotador, extendiéndose cada brazo (23) según una dirección de elongación radial con respecto a la columna central (21) e incluyendo cada brazo (23) un extremo proximal fijado a la columna central (21) y un extremo distal fijado a dicho flotador (22), - un elemento tubular externo (231) que se extiende según la dirección de elongación del brazo (23) y de sección curva perpendicularmente a la dirección de elongación, estando el dispositivo flotante (2) caracterizado por que los brazos (23) incluyen: - un elemento tubular interno (232) que se extiende según la dirección de elongación del brazo (23) y de sección poligonal perpendicularmente a la dirección de elongación, estando la sección poligonal inscrita en la sección curva.

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo flotante de soporte de generador eólico costa afuera y conjunto eólico flotante correspondiente
1. Campo de la invención
La invención se refiere al campo de lo eólico flotante. Se refiere, más particularmente, a un dispositivo flotante destinado a soportar un generador eólico en el mar y un conjunto eólico flotante que incluye dicho dispositivo y un generador eólico.
2. Técnica anterior
Se conocen unos conjuntos eólicos flotantes, que incluyen un dispositivo flotante y un generador eólico en el mar soportado por el dispositivo flotante. El generador eólico comprende un mástil y una turbina. De entre estos conjuntos eólicos, se cuentan, por ejemplo, HYWIND™, WINDFLOAT™, IDEOL™.
Una de las principales dificultades que encuentran los dispositivos flotantes destinados a soportar un generador eólico en el mar es la capacidad de soportar las cargas de fatiga, debidas a los movimientos repetitivos impuestos al conjunto eólico flotante, en concreto, por la turbina, el viento y el oleaje y las cargas extremas generadas en caso de fuerte mar. Una desventaja de los dispositivos flotantes actuales es que están diseñados de materiales que no son particularmente resistentes a las cargas de fatigas y a las cargas extremas. En efecto, están diseñados convencionalmente de metal y, en particular, de acero. El dimensionamiento de unas estructuras de este tipo para resistir las cargas de fatigas y las cargas extremas citadas anteriormente conduce, por lo tanto, a unas estructuras voluminosas, pesadas y costosas.
El resultado de ello es un proceso de fabricación de estas estructuras complejo y costoso. En particular, dado el espacio necesario de estas estructuras, son necesarios unos diques secos de gran tamaño para su fabricación.
Estas diferentes desventajas limitan, en concreto, la potencia de los generadores eólicos que pueden soportar los dispositivos flotantes de unos conjuntos de este tipo.
Los conjuntos flotantes actuales se ven penalizados no solamente por la utilización de materiales que no son particularmente resistentes a la fatiga, sino, igualmente, por la elección de una geometría que no limite de manera óptima la generación de nuevas cargas que se ejercen sobre el conjunto. Las cargas generadas son, por ejemplo, unas cargas gravitacionales relacionadas con la inclinación del mástil del generador eólico con respecto a la dirección vertical, unas cargas inerciales relacionadas con los movimientos del mástil del generador eólico alrededor de su posición de reposo o unas cargas resultantes de la presión hidrostática que se ejerce sobre las paredes del dispositivo flotante.
Por otro lado, los conjuntos eólicos flotantes actuales utilizan corrientemente unos elementos que presentan unos volúmenes macizos para resistir las cargas de fatiga y las cargas extremas. Sin embargo, estos volúmenes macizos no contribuyen a la flotabilidad global del sistema, lo que necesita a la vez aumentar el dimensionamiento de los elementos flotantes para aumentar su flotabilidad y aumentar el dimensionamiento global del sistema para soportar los esfuerzos de flexión que se transmiten entre los elementos flotantes y los elementos no flotantes. Otro ejemplo de la técnica anterior se divulga por el documento internacional WO2004061302.
3. Objetivos de la invención
La invención propone una solución que tiene como propósito superar los inconvenientes citados anteriormente.
De este modo, el objetivo primero de la invención es soportar las cargas de fatiga y las cargas extremas que se ejercen sobre el dispositivo flotante limitando al mismo tiempo la generación de nuevas cargas, en concreto, sobre la turbina. Esto se asegura por la utilización de varios materiales utilizados cada uno por sus ventajas del punto de vista mecánico y colocados en unos lugares particulares de la estructura, con el fin de recoger en las mejores condiciones los esfuerzos transmitidos a la vez por la turbina, por mediación del mástil fijado sobre el dispositivo flotante y por el ambiente marino. Esto se asegura, igualmente, por la geometría de los diferentes elementos para limitar la generación de nuevas cargas y conferir una flotabilidad neutra o positiva a los elementos.
Otro objetivo de la invención es conservar un comportamiento similar cualesquiera que sean las orientaciones de las perturbaciones ambientales, como el viento, la corriente o el oleaje, gracias a unas simetrías de formas que abren unas posibilidades ampliadas frente a los sitios de instalación. La invención confiere una flexibilidad frente a los sitios de instalación tanto mayor en cuanto que permite obtener un conjunto eólico flotante con un calado relativamente escaso con respecto al existente, lo que favorece el transporte y la instalación de un conjunto de este tipo.
Un objetivo de la invención es, igualmente, obtener un dispositivo flotante que presenta un espacio necesario escaso, en concreto, con respecto a los dispositivos existentes destinados a soportar unas turbinas de fuerte potencia. Como corolario de este objetivo, la invención tiene como propósito proponer un dispositivo flotante rápidamente adaptable a la utilización de turbinas que presentan una potencia superior a la de las turbinas actualmente utilizadas en los conjuntos eólicos flotantes, sin modificar la arquitectura del dispositivo flotante.
4. Resumen de la invención
Las características relacionadas con la orientación en el espacio se dan en todo el documento cuando el conjunto flotante flota sobre una masa acuática en reposo, es decir, de superficie horizontal en ausencia de viento, de corriente y de oleaje. La dirección vertical está definida por la dirección de la pesadez, apuntando el campo de la pesadez hacia abajo. Cualquier dirección ortogonal a la dirección vertical es horizontal.
La invención se refiere a un dispositivo flotante destinado a soportar un generador eólico en el mar y que incluye:
- una columna central flotante dispuesta para recibir de manera fija un mástil del generador eólico,
- al menos tres flotadores periféricos,
- un brazo por flotador, extendiéndose cada brazo según una dirección de elongación radial con respecto a la columna central e incluyendo cada brazo un extremo proximal fijado a la columna central y un extremo distal fijado a dicho flotador,
estando el dispositivo caracterizado por que los brazos incluyen:
- un elemento tubular externo que se extiende según la dirección de elongación del brazo y de sección curva perpendicularmente a la dirección de elongación y
- un elemento tubular interno que se extiende según la dirección de elongación del brazo y de sección poligonal perpendicularmente a la dirección de elongación, estando la sección poligonal inscrita en la sección curva.
El encaje del elemento tubular interno de sección poligonal en el elemento tubular externo de sección curva permite un buen reparto de los esfuerzos y, por lo tanto, una buena consistencia mecánica. El elemento tubular interno, gracias a su sección poligonal, permite recoger la flexión en el plano, generada por el empuje del viento sobre la turbina y la flexión alterna en el plano, inducida por los movimientos de balanceo, cabeceo y de oscilación vertical. El elemento tubular externo, gracias a su sección delimitada por una curva cerrada, permite transmitir los esfuerzos de presión externa en compresión a lo largo del elemento tubular externo. Además, la carcasa del elemento tubular externo y la carcasa del elemento tubular interno forman una doble carcasa, lo que reduce los riesgos de infiltración y, por lo tanto, aumenta la seguridad del dispositivo flotante. El carácter hueco y voluminoso de los brazos aporta flotabilidad.
Según un modo de realización particular, los brazos incluyen unos compartimentos adecuados para llenarse al menos parcialmente de lastre para ajustar la flotabilidad de los brazos, con el fin de evitar la aparición de esfuerzos de flexión suplementarios indeseables a causa de disparidades de flotabilidad demasiado grandes.
Según un modo de realización particular, el dispositivo flotante incluye, además, al menos dos piezas de unión por par de brazos adyacentes, incluyendo cada pieza de unión un primer y un segundo extremos fijados respectivamente en la proximidad de los extremos distales de los primer y segundo brazos de dicho par de brazos adyacentes. Las piezas de unión aseguran una continuidad mecánica entre los brazos para limitar los momentos fuera de plano generadores de flexión desviada.
Según un modo de realización particular, los brazos se extienden horizontalmente. Este modo de realización es preferible, en particular, cuando la línea de flotación atraviesa el brazo. En efecto, en este caso, unos esfuerzos suplementarios son susceptibles de aparecer si los brazos no son horizontales.
Según un modo de realización particular, estando unos planos radiales definidos cada uno por la dirección de elongación de un brazo y por una dirección vertical, el dispositivo está dispuesto de modo que los planos radiales son unos planos de simetría del dispositivo. Esta configuración simétrica permite conservar un comportamiento similar sean las que sean las orientaciones de las perturbaciones ambientales, como el viento, la corriente o el oleaje, para ampliar el campo de los sitios de instalación posibles.
Según un modo de realización particular, el dispositivo flotante incluye cuatro flotadores periféricos. Este número de cuatro flotadores permite un buen compromiso entre el espacio necesario y las prestaciones hidrostáticas del conjunto eólico flotante, es decir, que permite tener una buena flotabilidad a pesar de una longitud de brazo relativamente reducida.
Según un modo de realización particular, los flotadores periféricos incluyen unos tabiques interiores. El tabicado permite asegurar la estabilidad del conjunto del flotador en caso de avería, por ejemplo, con un compartimento lleno de agua.
Según un modo de realización particular, la columna central incluye una pieza de fijación que comprende un volumen hueco destinado a recibir el mástil del generador eólico, siendo el volumen hueco cilíndrico o troncocónico para adoptar la forma del mástil. No siendo la forma del mástil del generador eólico estándar, la pieza de fijación permite adaptar un mismo dispositivo flotante sobre varios tipos de generador eólico.
Según un modo de realización particular, la columna central es hueca para tener una flotabilidad suficiente para soportar el generador eólico. Esto permite evitar la aparición de esfuerzos de flexión suplementarios indeseables a causa de disparidades de flotabilidad demasiado grandes.
Según un modo de realización particular, la columna central presenta, horizontalmente, una sección poligonal cuyo número de lados es igual al doble del número de brazos, de modo que los brazos están respectivamente fijados a unos lados de la sección poligonal no adyacentes entre sí. Esta geometría permite conseguir una ratio peso/volumen que favorece la flotabilidad de la columna central.
Según un modo de realización particular, los flotadores incluyen una porción inferior troncocónica de un eje vertical y una porción superior cilíndrica de eje vertical. La forma de los flotadores permite aportar un volumen de flotabilidad importante y una buena resistencia mecánica a los esfuerzos hidrostáticas. En particular, el objetivo principal que se busca es limitar los movimientos, aceleraciones y esfuerzos sobre la turbina gracias a una amortiguación importante.
Según un modo de realización particular, el dispositivo flotante está realizado, al menos parcialmente, de hormigón armado. El hormigón presenta una resistencia muy buena en fatiga y en los ambientes extremos. Permite, igualmente, evitar los fenómenos de concentración de constricciones al nivel de soldaduras, en particular, para unas conexiones complejas de tipo "ensamblajes angulares", muy costosas de acero. El hormigón permite, además, realizar unos elementos que presentan unas dimensiones importantes, en concreto, en lo que se refiere a los flotadores. Los flotadores de gran tamaño permiten reducir el asiento global del conjunto conservando al mismo tiempo una buena flotabilidad, ya que permiten reducir la longitud de los brazos. El hormigón presenta, igualmente, la ventaja de ser menos caro que el acero en utilización estándar.
Según un modo de realización particular, el dispositivo flotante incluye unas porciones de acero, por ejemplo, las piezas de refuerzo. El acero resiste los esfuerzos de tracción, contrariamente al hormigón, por lo tanto, el acero está particularmente indicado para las piezas de refuerzo que trabajan principalmente en tracción. Además, siendo el acero un material relativamente ligero, permite limitar la masa adicional debida a las piezas de refuerzo.
Según un modo de realización particular, el dispositivo flotante incluye, además, un sistema de anclaje.
La invención se refiere, igualmente, a un conjunto eólico flotante que incluye:
- un dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y
- un generador eólico.
5. Lista de las figuras
Otras características y ventajas innovadoras surgirán de la descripción a continuación, proporcionada a título indicativo y de ninguna manera limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- La figura 1 representa una vista de frente de un conjunto eólico flotante según la invención,
- La figura 2 representa una vista en perspectiva de lado del conjunto eólico flotante de la figura 1,
- La figura 3 representa una vista en perspectiva desde abajo del conjunto eólico flotante de las figuras 1 y 2, - La figura 4 representa una vista en perspectiva de un dispositivo flotante según la invención,
- La figura 5 representa una vista desde abajo del dispositivo flotante de la figura 4,
- La figura 6 representa una vista despiezada y parcial del dispositivo flotante de las figuras 4 y 5,
- La figura 7 representa una vista en corte vertical de un brazo del dispositivo de las figuras 4 a 6,
- Las figuras 8a y 8b representan esquemáticamente la transmisión de los esfuerzos de flexión de un generador eólico hacia un brazo en un conjunto eólico flotante según la invención,
- La figura 9 representa esquemáticamente la transmisión de los esfuerzos de compresión en un brazo de un dispositivo flotante según la invención.
6. Descripción detallada
En las figuras 1 a 3 se representa un conjunto eólico flotante según la invención. El conjunto eólico flotante incluye un generador eólico 1 y un dispositivo flotante 2 destinado a soportar el generador eólico 1.
El generador eólico 1 incluye una turbina 11 y un mástil 12 que soporta la turbina 11. La turbina 11 está adaptada para una utilización costa afuera y presenta una potencia de varios megavatios. Preferentemente, se trata de una turbina de eje horizontal y de tres palas. El mástil 12 está constituido por elementos cilíndricos ventajosamente realizados de acero sin puesta en rigidez longitudinal. La porción superior del mástil 12 está dispuesta para recibir la turbina 11.
Con referencia a la figura 4, el dispositivo flotante 2 incluye una columna central flotante 21 dispuesta para recibir el mástil 12, al menos tres flotadores periféricos 22, un brazo 23 por flotador y ventajosamente al menos dos piezas de unión 24 por par de brazos adyacentes 23.
Con referencia a la figura 6, la columna central 21 incluye un tronco 211 que presenta una forma de prisma recto de generatriz vertical. El tronco 211 incluye una cara inferior 2111 y una cara inferior 2112 poligonales. La cara inferior 2111 y la cara inferior 2112 son horizontales. La cara inferior 2111 comprende una losa sobre la que descansa la base del mástil 12 del generador eólico 1. Además, la columna central 21 incluye una pieza de fijación 212 que comprende un volumen hueco 2120 destinado a recibir el mástil 12 del generador eólico 1, siendo el volumen hueco 2120 cilíndrico o troncocóni
fijada en el interior de la columna central 21. Por ejemplo, siendo la columna central 21 de hormigón, la pieza de fijación 212 está tomada en el hormigón de la columna. La pieza de fijación 212 está adaptada para el generador eólico 1 que el dispositivo flotante 2 está destinado a recibir. En cambio, el resto del dispositivo flotante 2 está diseñado para ser adecuado para recibir una gran diversidad de generadores eólicos.
La columna central 21 es hueca para aportar la flotabilidad necesaria para soportar el generador eólico 1. La columna central 21 incluye unos compartimentos adecuados para llenarse al menos parcialmente de lastre. El lastre es, por ejemplo, agua de mar u otro material sólido, líquido o granulado, más denso que el agua de mar, que permite ajustar la masa del conjunto del sistema, con el fin de regular el calado para unas operaciones en muelle, unas operaciones de tránsito o una instalación en el sitio. En el caso de lastre líquido, unos medios de ajuste adaptados son, por ejemplo, unos medios de bombeo de líquido que permiten añadir o retirar lastre dentro de los compartimentos adecuados para el lastrado.
Según un modo de realización preferido, la columna central 21 está realizada al menos parcialmente de hormigón armado, con el fin de resistir las solicitaciones cíclicas de fatiga generadas, en concreto, por los movimientos del generador eólico 1.
Según un modo de realización particular, la columna central 21 está realizada al menos parcialmente de acero, aunque el acero resiste peor a la fatiga que el hormigón.
Los flotadores periféricos 22 incluyen una porción inferior troncocónica 221 y una porción superior cilíndrica 222. La porción inferior troncocónica 221 y la porción superior cilíndrica 222 se extienden según un eje vertical. En el presente documento, el eje vertical es un eje de simetría de revolución de los flotadores. En la interfaz entre la porción inferior troncocónica 221 y la porción superior cilíndrica 222, el diámetro de las dos porciones es idéntico. La interfaz entre la porción inferior troncocónica 221 y la porción superior cilíndrica 222 está materializada por una losa. La porción troncocónica se abocarda hacia abajo para aportar una mejor amortiguación hidrodinámica para mejorar el comportamiento dinámico de la plataforma. La base inferior de la porción troncocónica está materializada por una losa. Preferentemente, en la porción troncocónica, el diámetro de la base inferior es superior a la altura.
La geometría de los flotadores 22 permite aportar un volumen de flotabilidad importante y una resistencia mecánica a los esfuerzos hidrostáticos. En un modo de realización preferido, la línea de flotación L se sitúa al nivel de la parte cilíndrica de los flotadores.
Los flotadores están dimensionados para que los períodos propios de los flotadores en balanceo y cabeceo estén más allá de los períodos de energía del oleaje.
La porción superior cilíndrica 222 incluye una plataforma que forma una superficie plana destinada a permitir unas intervenciones humanas o una fijación de los aparatajes necesarios para las operaciones de remolque, de instalación o de mantenimiento, por ejemplo.
Los flotadores 22 incluyen, además, un dispositivo de tabicado en el interior de las porciones superiores e inferiores que permite asegurar la estabilidad del conjunto del flotador en caso de avería, por ejemplo, con una columna llena de agua.
Sobre el mismo principio que el de la columna central 21, los flotadores 22 incluyen unos compartimentos adecuados para llenarse al menos parcialmente de lastre. El lastre es, por ejemplo, agua de mar u otro material sólido, líquido o granulado, más denso que el agua de mar, que permite ajustar la masa del conjunto del sistema, con el fin de regular el calado para unas operaciones en muelle, unas operaciones de tránsito o una instalación en el sitio. En el caso de lastre líquido, unos medios de ajuste adaptados son, por ejemplo, unos medios de bombeo de líquido que permiten añadir o retirar lastre. Los compartimentos destinados al lastre están situados lejos del eje del flotador 22 y en la porción inferior, con el fin de contribuir a la estabilidad del sistema aumentando su inercia en balanceo y en cabeceo.
En un modo de realización preferido, los flotadores 22 están realizados al menos parcialmente de hormigón armado, con el fin de resistir las solicitaciones procedentes del generador eólico 1, del ambiente acuático y de la dinámica del dispositivo flotante 2.
Según un modo de realización particular, los flotadores 22 están realizados al menos parcialmente de acero.
Preferentemente, el dispositivo flotante 2 comprende entre tres y ocho flotadores 22 y, en particular, cuatro flotadores 22. El número de flotadores 22 se calcula para conservar un espacio necesario bastante escaso con respecto a los dispositivos flotantes destinados a soportar unas turbinas de fuerte potencia y para permanecer en un rango de inclinación en operación y en ambiente extremo compatible con la utilización de turbinas existentes.
Los brazos 23 se extienden según una dirección de elongación radial con respecto a la columna central 21 y cada brazo 23 incluye un extremo proximal fijado a la columna central 21 y un extremo distal fijado a un flotador 22 asociado al brazo 23. Con referencia a la figura 7, los brazos 23 incluyen, además, un elemento tubular externo 231 y un elemento tubular interno 232. Los elementos tubulares interno y externo se extienden según la dirección de elongación del brazo 23. El elemento tubular externo 231 es de sección curva, en el presente documento, circular perpendicularmente a la dirección de elongación. El elemento tubular interno 232 es de sección poligonal, en el presente documento, rectangular perpendicularmente a la dirección de elongación. La sección rectangular está inscrita en la sección circular, estando los vértices de la sección rectangular fijados a una pared interna de la sección circular. Se estudia la geometría correspondiente a una sección rectangular inscrita en una sección circular para recoger los esfuerzos procedentes de la turbina y del ambiente marino. Además, la carcasa del elemento tubular externo 231 y la carcasa del elemento tubular interno 232 forman una doble carcasa, lo que reduce los riesgos de infiltración y, por lo tanto, aumenta la seguridad del dispositivo flotante 2. El elemento tubular interno 232, gracias a su sección rectangular, permite recoger la flexión en el plano, generada por el empuje del viento sobre las palas de la turbina y la flexión alterna en el plano, inducida por los movimientos de balanceo, cabeceo y de oscilación vertical. En efecto, el elemento tubular interno 232 de sección rectangular incluye unas losas situadas, en particular, en la prolongación de una porción alta y en la prolongación de una porción baja de la sección circular del brazo 23 para permitir asegurar una continuidad en la transmisión de los esfuerzos, en concreto, de los momentos de flexión transmitidos del generador eólico 1 hacia los brazos 23. Las figuras 8a y 8b muestran que el empuje E generado por el empuje E del viento sobre las palas de la turbina induce un momento de flexión Fc al nivel de la columna central 21. El momento de flexión Fc en la columna central 21 se transmite en forma de momentos de flexión Fb en los brazos 23 que presentan una dirección de elongación paralela al empuje E. Los momentos de flexión Fb en los brazos se recogen en forma de constricciones Ca en la losa de la porción alta del brazo y en forma de constricciones Cb en la losa de la porción baja del brazo.
El elemento tubular externo 231, gracias a su sección curva, permite recoger los esfuerzos de presión externa en compresión, generados por el medio acuático. La figura 9 muestra que los esfuerzos de presión externa en compresión C se transmiten al elemento tubular externo 231 en forma de constricciones periféricas Cp. Las constricciones periféricas Cp en el elemento tubular externo 231 se transmiten, a continuación, al elemento tubular interno 232 en forma de constricciones internas Ci.
Como variante, la sección curva es elíptica y/o la sección poligonal es triangular, pentagonal o hexagonal.
En un modo de realización preferido, los brazos 23 tienen una forma exterior cilíndrica de revolución.
En otro modo de realización, los brazos 23 tienen una forma exterior troncocónica.
En un modo de realización preferido, los brazos 23 se extienden horizontalmente. Los ejes de elongación de los brazos 23 son, por lo tanto, coplanarios.
En otro modo de realización, los ejes de elongación de los brazos 23 forman unas generatrices de un cono de revolución cuyo vértice está situado sobre el eje del mástil 12.
La dirección de elongación de un brazo 23 y la dirección vertical definen un plano radial. Según un modo de realización preferido representado en la figura 5, el dispositivo está dispuesto de modo que los planos radiales son unos planos de simetría del dispositivo. En otros términos, los brazos 23 están dispuestos en estrella alrededor de la columna central 21 de manera regular, es decir, que el ángulo a formado por los ejes de elongación de dos brazos 23 de un par de brazos sucesivos 23 es el mismo sea el que sea el par de brazos 23 y es igual a 360 ° que divide el número total de brazos 23. Esta configuración simétrica permite conservar un comportamiento similar sean las que sean las orientaciones de las perturbaciones ambientales, como el viento, la corriente o el oleaje, para ampliar el campo de los sitios de instalación posibles. En este caso, según un modo de realización particular, la turbina incluye un servoaccionador que orienta la turbina en función de la dirección del viento.
Las interfaces entre los brazos 23 y la columna central 21 están situadas en unos planos verticales. En la interfaz entre un brazo 23 y la columna central 21, la sección del brazo 23 es tangente a un lado del polígono que forma la cara inferior 2111 del tronco 211 de la columna central 21; el diámetro de la sección del brazo 23 es inferior o igual a la distancia entre la cara inferior 2112 y la cara inferior 2111 del tronco 211. El tronco 211 presenta, horizontalmente, una sección poligonal cuyo número de lados es igual al doble del número de brazos 23, de modo que los brazos 23 están respectivamente fijados a unos lados de la sección poligonal no adyacentes entre sí. Por ejemplo, cuando el dispositivo flotante 2 incluye cuatro flotadores 22 y, por lo tanto, cuatro brazos 23, la cara inferior 2111 y la cara inferior 2112 del tronco 211 son octogonales.
Cada brazo 23 está fijado a la porción inferior troncocónica 221 del flotador que le está asociado. La interfaz entre el brazo 23 y la porción inferior troncocónica 221 está en ensamblaje angular, según una estructura utilizada convencionalmente en el campo de la tubería. En la interfaz entre el brazo 23 y la porción inferior troncocónica 221, la sección del brazo 23 es tangente en la parte inferior a la base de la porción inferior troncocónica 221 y en la parte superior a la interfaz entre la porción inferior troncocónica 221 y la porción superior cilíndrica 222. De este modo, la transmisión de los esfuerzos está asegurada entre el brazo 23 y la losa que constituye la base de la porción inferior troncocónica 221 y entre el brazo 23 y la losa que constituye la interfaz entre la porción inferior troncocónica 221 y la porción superior cilíndrica 222.
Los brazos 23 están dispuestos para delimitar un volumen suficiente para tener una flotabilidad positiva y están diseñados huecos. Sobre el mismo principio que el de la columna central 21 y de los flotadores 22, los brazos 23 incluyen unos compartimentos adecuados para llenarse al menos parcialmente de lastre. El lastre es, por ejemplo, agua de mar u otro material sólido, líquido o granulado, más denso que el agua de mar, que permite ajustar la masa del conjunto del sistema, con el fin de regular el calado para unas operaciones en muelle, unas operaciones de tránsito o una instalación en el sitio. En el caso de lastre líquido, unos medios de ajuste adaptados son, por ejemplo, unos medios de bombeo de líquido que permitan añadir o retirar lastre en dichos compartimentos.
En un modo de realización preferido, los brazos 23 están completamente sumergidos en operación para garantizar un comportamiento aceptable del punto de vista de los movimientos y de los esfuerzos experimentados en condiciones extremas, es decir, cuando el generador eólico 1 está parado y en caso de fuerte oleaje. Según otro modo de realización, los brazos 23 están parcialmente sumergidos.
En un modo de realización preferido, los brazos 23 están realizados al menos parcialmente de hormigón armado para resistir mejor las solicitaciones en fatiga y las cargas extremas procedentes de la turbina 11 y del ambiente acuático.
Según un modo de realización particular, los brazos 23 están realizados al menos parcialmente de acero.
Las piezas de unión 24 unen los brazos 23 en par y se extienden horizontalmente. Cada pieza de unión 24 incluye un primer y un segundo extremos fijados respectivamente en la proximidad de los extremos distales de los primer y segundo brazos 23 de dicho par de brazos adyacentes 23. Las piezas de unión 24 que unen un mismo par de brazos 23 están situadas en un mismo plano vertical. Las piezas de unión 24 aseguran una continuidad mecánica entre los brazos 23 para limitar los momentos fuera de plano generadores de flexión desviada. Estas piezas de unión 24 presentan una sección de tamaño pequeño con respecto a las dimensiones de los otros elementos.
En un modo de realización preferido, las piezas de unión 24 están realizadas de acero, ya que trabajan principalmente en tracción, ahora bien, el acero resiste los esfuerzos de tracción contrariamente al hormigón.
Según un modo de realización, el dispositivo flotante 2 incluye unos medios de amarre. Los medios de amarre son un conjunto de líneas 30 que unen la plataforma a un elemento exterior fijo, por ejemplo, el fondo de la masa acuática sobre la que flota la plataforma. Las líneas 30 incluyen un primer extremo unido al dispositivo flotante 2 en uno o varios puntos y un segundo extremo unido al elemento exterior fijo, por ejemplo, por mediación de un ancla o de un cuerpo muerto. Las líneas 30 pueden estar constituidas por cables, por cadenas o por otros elementos flexibles adaptados para la retención en posición de un objeto flotante sometido a unos esfuerzos de deriva bajo el efecto del ambiente. Según unos modos de realización particulares, las líneas 30 están entera o parcialmente tendidas verticales u oblicuas.
En una variante de realización, las líneas 30 son unas catenarias.
Según un modo de utilización, el calado del conjunto eólico flotante es escaso, por ejemplo, del orden de una decena de metros sin lastre y de una quincena de metros con lastre, con el fin de facilitar las operaciones de remolque y de instalación.
Como variante, el calado es idéntico entre la fase de instalación y la fase de operación, lo que evita las operaciones de lastrado/deslastrado en el sitio de producción. No obstante, el calado se puede ajustar por lastrado una vez en el sitio de producción.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo flotante (2) destinado a soportar un generador eólico (1) en el mar y que incluye:
    - una columna central (21) flotante dispuesta para recibir de manera fija un mástil (12) del generador eólico (1),
    - al menos tres flotadores periféricos (22),
    - un brazo (23) por flotador, extendiéndose cada brazo (23) según una dirección de elongación radial con respecto a la columna central (21) e incluyendo cada brazo (23) un extremo proximal fijado a la columna central (21) y un extremo distal fijado a dicho flotador (22),
    - un elemento tubular externo (231) que se extiende según la dirección de elongación del brazo (23) y de sección curva perpendicularmente a la dirección de elongación, estando el dispositivo flotante (2) caracterizado por que los brazos (23) incluyen:
    - un elemento tubular interno (232) que se extiende según la dirección de elongación del brazo (23) y de sección poligonal perpendicularmente a la dirección de elongación, estando la sección poligonal inscrita en la sección curva.
    2. Dispositivo flotante (2) según la reivindicación 1 caracterizado por que incluye, además, al menos dos piezas de unión (24) por par de brazos adyacentes (23), incluyendo cada pieza de unión (24) un primer y un segundo extremos fijados respectivamente en la proximidad de los extremos distales de los primer y segundo brazos (23) de dicho par de brazos adyacentes (23).
    3. Dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que los brazos (23) se extienden horizontalmente.
    4. Dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que, estando unos planos radiales definidos cada uno por la dirección de elongación de un brazo (23) y por una dirección vertical, el dispositivo flotante (2) está dispuesto de modo que los planos radiales son unos planos de simetría del dispositivo flotante (2).
    5. Dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la columna central (21) incluye una pieza de fijación (212) que comprende un volumen hueco (2120) destinado a recibir el mástil (12) del generador eólico (1), siendo el volumen hueco (2120) cilíndrico o troncocóni
    (12).
    6. Dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que la columna central (21) presenta, horizontalmente, una sección poligonal cuyo número de lados es igual al doble del número de brazos (23) de modo que los brazos (23) están respectivamente fijados a unos lados de la sección poligonal no adyacentes entre sí.
    7. Dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que los flotadores (22) incluyen una porción inferior troncocónica (221) de eje vertical y una porción superior cilíndrica (222) de eje vertical.
    8. Dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que está realizado, al menos parcialmente, de hormigón armado.
    9. Dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que incluye unas porciones de acero.
    10. Conjunto eólico flotante que incluye:
    - un dispositivo flotante (2) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores y
    - un generador eólico (1).
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