ES3032085T3 - A floating metal platform - Google Patents

A floating metal platform

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ES3032085T3
ES3032085T3 ES20780152T ES20780152T ES3032085T3 ES 3032085 T3 ES3032085 T3 ES 3032085T3 ES 20780152 T ES20780152 T ES 20780152T ES 20780152 T ES20780152 T ES 20780152T ES 3032085 T3 ES3032085 T3 ES 3032085T3
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Abstract

Se describe una plataforma metálica flotante (100), un método para ensamblarla y un aerogenerador flotante (1000) soportado por una plataforma metálica (100). La plataforma metálica flotante (100) comprende al menos tres elementos alargados (110), cada uno de los cuales comprende: un primer elemento alargado (111); un segundo elemento alargado (112) paralelo al primer elemento alargado (111); y al menos un elemento de flotabilidad (114) conectado al primer elemento alargado (111) y al segundo elemento alargado (112). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Una plataforma de metal flotante
Campo Técnico
La presente invención se refiere a plataformas de metal flotantes, en particular a una plataforma de metal de turbina eólica flotante.
Antecedentes
Cuando se estudian los diseños de plataformas flotantes costa afuera empleadas en varios proyectos marinos, la eficiencia estructural en términos de peso y forma en términos de características de movimiento claramente destaca como impulsores de diseño para las unidades más exitosas. Esta práctica de diseño se ha transferido a aplicaciones de unidades múltiples, tales como parques eólicos flotantes costa afuera, mientras que la práctica surgió para proyectos de una o pocas unidades en un clima económico diferente. Ahora los márgenes económicos son mucho más bajos y el número de unidades se ha multiplicado. Los principios de diseño inicial deben revisarse, y se ha descubierto que los impulsores de diseño estructural de la técnica anterior para plataformas flotantes costa afuera no deben ser el indicador de rendimiento rector para una plataforma eólica costa afuera en el mercado de suministro actual. En cambio, el diseño debe adherirse a requisitos tales como disponibilidad de la cadena de suministro, logística de fabricación e instalación, así como también simplicidad de ingeniería. Por lo tanto, la simplicidad debe tener prioridad sobre la sofisticación en el diseño a expensas del peso y las características de movimiento. Las estructuras complejas con excitación y respuesta no lineales tienen una incertidumbre asociada sobre la capacidad estructural que, desde el punto de vista de un inversor, se traduce en un riesgo no cuantificable que debe compensarse con una contingencia considerable basada en la experiencia. Mediante el uso de conocimientos de vanguardia de las características de movimiento, el diseñador debe simplificar la estructura para linealizar las características de movimiento tanto como sea posible. Esto aumentará la precisión de las estimaciones de la capacidad estructural a un nivel tal que las estimaciones de rendimiento basadas en la confiabilidad se vuelven prácticamente disponibles. Tales estimaciones mejorarán significativamente la comprensión del riesgo por parte de los inversionistas y permitirán que las decisiones de inversión cambien de estimaciones cualitativas a cuantitativas de contingencia.
Se ha descubierto que enfatizar la tecnología de producción en masa de vanguardia existente, que incluye los principios logísticos modernos en el diseño, reducirá el período de maduración de la cadena de suministro, favorecerá la automatización y, de esta manera, reducirá significativamente el costo de fabricación. Esto limita la elección del diseñador en formas geométricas y complejidad que deben sopesarse cuidadosamente con respecto a la facilidad de automatización y la logística en el ensamble y el almacenamiento.
Las plataformas de turbinas eólicas semisumergibles de la técnica anterior dependen de cuerpos flotantes de hormigón o de carcasa reforzada ubicados en el perímetro estructural que se unen al centro mediante elementos de hormigón o cerchas. Dichos miembros de hormigón reforzado, armazones de miembros tubulares y cubiertas reforzadas requieren mucho trabajo y son difíciles de fabricar mediante la producción masiva automatizada.
La filosofía de diseño de la invención redefine los impulsores de diseño para estructuras de soporte flotantes para la brisa costa afuera. La técnica anterior se basa en métodos genéricos concebidos durante la era pionera de la industria de petróleo y gas costa afuera. Si bien estos métodos son sofisticados y permiten una alta optimización estructural con respecto al peso y el movimiento, no abordan los desafíos fundamentales en la brisa costa afuera flotante. A diferencia de la industria de petróleo y gas, donde un proyecto de desarrollo de campo implica una a unas pocas unidades con márgenes de ganancia excesivos, el mercado de energía renovable para estructuras de soporte tiene márgenes bajos, pero el número de unidades por proyecto es alto. Esta realización dicta una reformulación de los impulsores de diseño donde ahora el enfoque debe cambiarse de la optimización del peso y el movimiento a la utilización de los números altos para lograr la reducción de costos. Un diseño y un proceso de producción donde esto se logra históricamente con éxito está dentro de la producción en serie automatizada; y la eficiencia de dicho proceso de producción en serie está gobernada por la facilidad de producción en serie de la unidad a fabricar. Sin embargo, la facilidad de producción en serie no es suficiente. La experiencia muestra que bastantes, si no todas, las iniciativas con producción en serie de unidades en energía eólica costa afuera se han estancado en el costo inicial sustancial de adquirir una línea de producción de unidades grandes completamente funcional con la capacidad logística asociada. Si se analiza por qué los inversores (incluidos los fabricantes y desarrolladores) son reacios a realizar tales inversiones en energía eólica costa afuera, un denominador común es la falta de un mercado saludable para compensar el costo inicial.
Se encuentra que las siguientes dos premisas son fundamentales para la industria eólica costa afuera flotante: - Un mercado exitoso de energía eólica costa afuera flotante depende de la disponibilidad de instalaciones de producción en serie automatizadas adecuadas para el propósito.
- La existencia de instalaciones de producción en serie automatizadas para la energía eólica costa afuera depende de un mercado predecible maduro.
Sin embargo, estas dos premisas son mutuamente excluyentes y, de hecho, aparentemente paradójicas debido a su interdependencia. Sin embargo, la interdependencia de las premisas puede debilitarse al formular cuidadosamente una tecnología de enlace entre la capacidad de producción en serie existente y una tecnología eólica costa afuera flotante viable comercialmente.
La capacidad de producción en serie existente que se identifica como suficientemente madura es la tecnología de monopilote. Es, con mucho, el concepto de fundación más exitoso en la brisa costa afuera de estructura fija. Los proveedores de monopilotes han perfeccionado sus habilidades durante más de una década, tienen una producción impresionante, así como también una mentalidad de producción en serie real.
Sin embargo, el mercado de la tecnología de monopilote está en declive debido a nuevos sitios ubicados a mayores profundidades de agua donde el monopilote ya no es viable. Los fabricantes de monopilotes necesitan un facilitador para hacer la transición a la energía eólica flotante.
La intersección entre estas necesidades y premisas, la tecnología de enlace, es el concepto que surge de la filosofía de diseño de la invención. La invención satisface el requisito de facilidad de producción en serie y puede producirse con cambios mínimos en la línea de producción en los fabricantes de monopilotes. Eso significa que se elude el mayor obstáculo, la gran inversión inicial.
Para que la invención se ajuste al requisito de producción en serie de los fabricantes de monopilotes, las columnas deben estar hechas sustancialmente de acero. Si bien las paredes de columna de la invención pueden ser elementos de sándwich con superficie de acero y núcleo de hormigón, nunca serán hormigón reforzado como se encuentra en los cuerpos flotantes de estructuras de hormigón típicas. No existe un proceso automatizado a gran escala que se adapte a tal material compuesto.
Algunas plataformas de la técnica anterior se describen en:
- documento WO 2010/110671 A1
- GB 2365385 A;
- US 2012/103244 A1; y
- US 2013/019792 A1.
Un objetivo de la presente invención es proporcionar una plataforma de metal flotante que sea más adecuada para la producción en masa que las plataformas eólicas de la técnica anterior.
Resumen de la invención
La invención se refiere a una plataforma de metal flotante, una turbina eólica y un método para ensamblar una plataforma de metal flotante como se establece en las reivindicaciones independientes. Las modalidades preferidas se exponen en las reivindicaciones dependientes.
Las variaciones de la técnica anterior usan el concreto ampliamente en sus estructuras, sin embargo, recientemente el impacto ambiental del concreto ha tomado protagonismo y se considera que se convertirá en un material menos atractivo en el futuro. El material básico de la invención es el acero, mientras que el hormigón es opcional.
Se describe una plataforma de metal de turbina eólica flotante para soportar una turbina eólica, de acuerdo con la reivindicación 1.
Conectado debe interpretarse como conectado directa o indirectamente, por ejemplo, a través de una pieza intermedia.
Se logra una plataforma de metal flotante que es adecuada para la producción en masa, en particular una plataforma de metal flotante que es adecuada para la producción en masa por medio de instalaciones de producción fácilmente disponibles.
La plataforma de metal flotante puede construirse sin el uso de hormigón.
La plataforma de metal flotante puede construirse completamente de metal. El acero y el aluminio son ejemplos de metales preferidos.
El primer y el segundo elementos alargados pueden estar alineados verticalmente, alineados horizontalmente o algo entre ellos.
El primer miembro alargado comprende una primera porción de extremo, una segunda porción de extremo opuesto y entre ellas una porción intermedia. El segundo miembro alargado comprende una primera porción de extremo, una segunda porción de extremo opuesto y entre ellas una porción intermedia. Al menos el primer elemento de flotabilidad se conecta directamente a las porciones intermedias del primer miembro alargado y el segundo miembro alargado
Una ventaja de esta configuración es que en lugar de usar los elementos alargados para conectar los elementos de flotabilidad, los elementos de flotabilidad se incorporan en los elementos alargados, es decir, se usan como un elemento estructural además de proporcionar flotabilidad. Por lo tanto, los elementos de flotabilidad pueden proporcionar al menos parcialmente la rigidez requerida a los elementos alargados, lo que a su vez proporciona la rigidez de la plataforma flotante.
Otra ventaja es que los elementos de flotabilidad pueden distribuirse de manera más uniforme a lo largo del elemento alargado en lugar de solo colocarse en cada extremo.
El elemento alargado puede ser autosoportado.
Cada elemento alargado puede comprender una pluralidad de elementos de flotabilidad. Un elemento de flotabilidad puede conectarse a las primeras porciones de extremo del primer y segundo miembros alargados. Un elemento de flotabilidad puede conectarse a las segundas porciones del primer y segundo miembros alargados. Dos elementos alargados conectados pueden tener un elemento de flotabilidad común. Una pluralidad de elementos de flotabilidad puede conectarse a las porciones intermedias del primer y segundo miembros alargados.
El primer elemento de flotabilidad puede comprender una primera superficie de extremo y una segunda superficie de extremo opuesto. El primer miembro alargado puede conectarse a la primera superficie de extremo del primer elemento de flotabilidad, y el segundo miembro alargado puede conectarse a la segunda superficie de extremo del primer elemento de flotabilidad.
Una ventaja de esta configuración es que puede lograrse una construcción más compacta.
El miembro alargado puede ser una tubería, una placa, una placa curvada, una placa reforzada, una estructura tipo sándwich, tener una sección transversal corrugada o una sección transversal de pilotes de lámina.
La instalación costa afuera puede ser una instalación de energía renovable, una instalación minera, una instalación de producción de alimentos, una instalación de desalinización o una instalación de producción de hidrocarburos.
La instalación costa afuera puede ser una turbina eólica, un convertidor de energía de las olas, un panel solar, una acuicultura o un edificio.
Los elementos alargados pueden disponerse en el mismo plano.
Cada elemento alargado puede comprender además: un tercer miembro alargado paralelo al primer y segundo miembros alargados, y un segundo elemento de flotabilidad conectado al segundo miembro alargado y al tercer miembro alargado.
El primer elemento de flotabilidad y el segundo elemento de flotabilidad (114b) se conectan a los lados opuestos del segundo miembro alargado (112) y se disponen en alineación entre sí.
El primer elemento de flotabilidad y el segundo elemento de flotabilidad pueden conectarse a lados opuestos del segundo miembro alargado y disponerse desalineados entre sí.
Cada elemento alargado comprende medios de refuerzo para el refuerzo de miembros alargados paralelos.
Al menos un elemento de flotabilidad tiene forma de cilindro. Si tienen forma de cilindro, los elementos de flotabilidad tendrán un cubo central. Los elementos alargados pueden disponerse de manera que el cubo central del elemento de flotabilidad apunte sustancialmente en la dirección vertical cuando la plataforma flota en un cuerpo de agua. Alternativamente, el elemento alargado puede orientarse de manera que el cubo central del elemento de flotabilidad apunte sustancialmente en la dirección horizontal cuando la plataforma flota en un cuerpo de agua. Alternativamente, el elemento alargado puede orientarse de manera que el cubo central del elemento de flotabilidad apunte en una dirección arbitraria cuando la plataforma flota en un cuerpo de agua.
El al menos un elemento de flotabilidad puede comprender: un revestimiento exterior, un revestimiento interior concéntrico al revestimiento exterior y que tiene un diámetro menor que el revestimiento exterior, un anillo entre el revestimiento exterior y el revestimiento interior. El anillo puede llenarse con hormigón.
El al menos un elemento de flotabilidad puede tener una interfaz plana con al menos dos del primer miembro alargado, el segundo miembro alargado y/o el tercer miembro alargado.
La plataforma puede comprender un centro de la plataforma. Los elementos alargados pueden conectarse al cubo central y disponerse con separación angular regular.
Se describe una turbina eólica flotante. La turbina eólica flotante puede comprender: la plataforma de metal como se describe en la presente descripción, una torre conectada a la plataforma, y una turbina eólica de eje horizontal conectada a la torre.
La plataforma de metal puede comprender un cubo central que tiene un cubo central, y la torre puede extenderse a lo largo del cubo central.
La turbina eólica flotante puede comprender además cables tensores que tienen primeros extremos conectados a los elementos alargados y segundos extremos conectados a la torre.
La turbina eólica flotante puede comprender además una columna central conectada a la plataforma que se extiende en una dirección opuesta a la torre y preferentemente dispuesta concéntrica con la torre.
La turbina eólica flotante puede comprender además cables tensores que tienen primeros extremos conectados a los elementos alargados y segundos extremos conectados a la columna central.
Se describe un método para ensamblar una plataforma de metal flotante. El método comprende las etapas de: proporcionar al menos tres elementos alargados, cada uno de los cuales tiene un primer extremo y un segundo extremo opuesto, al conectar al menos un primer elemento de flotabilidad a un primer miembro alargado y un segundo miembro alargado paralelo al primer miembro alargado; y conectar uno del primer extremo o el segundo extremo de cada uno de los elementos alargados a uno del primer extremo o el segundo extremo de al menos uno de los otros elementos alargados.
El primer miembro alargado puede comprender una primera porción de extremo. El segundo miembro alargado puede comprender una primera porción de extremo, una segunda porción de extremo opuesto y entre ellas una porción intermedia. El método puede comprender la etapa de conectar al menos el primer elemento de flotabilidad a las porciones intermedias del primer miembro alargado y el segundo miembro alargado.
La etapa de proporcionar un elemento alargado puede comprender además conectar al menos un segundo elemento de flotabilidad al segundo miembro alargado y un tercer miembro alargado paralelo al primer y segundo miembros alargados.
El método puede comprender además la etapa de reforzar dos miembros alargados paralelos mediante el uso de medios de refuerzo conectados a dichos miembros alargados.
El método puede comprender además las etapas de: proporcionar un cubo central conectable a al menos tres elementos alargados; y conectar uno del primer extremo o el segundo extremo de cada uno de los elementos alargados a uno del primer extremo o el segundo extremo de al menos uno de los otros elementos alargados a través del cubo central.
Se describe una plataforma de metal de turbina eólica flotante, en donde la plataforma comprende: un cubo central; y al menos tres elementos alargados conectados al cubo central, dichos elementos alargados se disponen en el mismo plano con separación angular regular, y cada elemento alargado comprende: un primer miembro alargado; un segundo miembro alargado paralelo al primer miembro alargado; y al menos un elemento de flotabilidad conectado al primer miembro alargado.
Se logra una plataforma flotante que es adecuada para la producción en masa, en particular una plataforma flotante que es adecuada para la producción en masa por medio de instalaciones de producción fácilmente disponibles.
La plataforma flotante puede construirse sin el uso de hormigón.
La plataforma flotante puede estar completamente construida de metal. El acero y el aluminio son ejemplos de metales preferidos.
Si tres elementos alargados se conectan al cubo central, la separación angular entre elementos alargados vecinos puede ser de 120 grados. Si cuatro elementos alargados se conectan al cubo central, la separación angular entre elementos alargados vecinos puede ser de 90 grados. Si cinco elementos alargados se conectan al cubo central, la separación angular entre elementos alargados vecinos puede ser de 72 grados. Si seis elementos alargados se conectan al cubo central, la separación angular entre elementos alargados vecinos puede ser de 60 grados.
El cubo central puede comprender medios de unión para conectarse a los elementos alargados, tales como una interfaz atornillada. Alternativamente, el cubo central y los elementos alargados pueden soldarse entre sí.
El cubo central puede comprender un cuerpo, que puede ser un cuerpo hueco con uno o varios extremos abiertos. El cuerpo puede tener forma de cilindro y tener un cubo central orientado verticalmente. Alternativamente, en lugar de una sección transversal circular, el cuerpo hueco puede tener una sección transversal poligonal. El cuerpo puede ser un elemento de flotabilidad. El cuerpo puede ser adecuado para conectarse a una torre de turbina eólica.
El cubo central puede comprender bridas adecuadas para conectarse a los miembros alargados del elemento alargado. Tales bridas pueden conectarse al cuerpo del cubo central.
Los elementos alargados de una plataforma pueden tener el mismo tamaño; sin embargo, los elementos alargados de una plataforma también pueden tener tamaños diferentes.
Los soportes de amarre pueden proporcionarse en los elementos alargados, típicamente en el extremo de los elementos alargados.
El miembro alargado puede ser cualquier miembro extruido, un miembro enrollado, una tubería, o una placa con o sin refuerzos. Algunos refuerzos que pueden usarse son, por ejemplo, refuerzo plano, refuerzo de ángulo, refuerzo en T (por ejemplo, viga H o viga I), refuerzo de caja, refuerzo plano de bulbo, refuerzo de ángulo remachado, refuerzo de un solo lado, refuerzo de doble cara y refuerzo de múltiples patas. El miembro alargado también puede ser una estructura laminada. El miembro alargado puede tener una estructura tipo sándwich, por ejemplo, dos capas de metal con una capa intermedia de hormigón.
El miembro alargado típicamente definirá la longitud y el ancho del elemento alargado.
Los elementos de flotabilidad pueden ser típicamente cuerpos huecos. Alternativamente, los elementos de flotabilidad pueden ser cuerpos masivos con menor densidad que el agua de mar.
Los elementos de flotabilidad pueden comprender medios de balastaje. Por lo tanto, se logra una estabilidad mejorada de la plataforma. Por lo tanto, se logra la ajustabilidad de las propiedades dinámicas de la plataforma. Por lo tanto, puede lograrse un calado bajo, por ejemplo, durante el transporte en la costa o en el muelle. Los medios de balastaje permiten elevar la turbina durante la fabricación.
Los elementos de flotabilidad de un elemento alargado pueden tener diferentes formas. El ancho del elemento de flotabilidad puede ser diferente del ancho del miembro alargado.
En un aspecto, cada elemento alargado puede comprender además: un tercer miembro alargado paralelo al primer y segundo miembros alargados; y al menos un elemento de flotabilidad conectado al segundo miembro alargado y al tercer miembro alargado.
Tales configuraciones de elementos alargados de múltiples capas mejorarán la escalabilidad y reducirán la necesidad de medios de refuerzo mediante el solapamiento de los elementos de flotabilidad entre las capas.
Al menos uno de los elementos de flotabilidad conectado al primer miembro alargado y el segundo miembro alargado puede disponerse a una distancia del cubo central diferente a una distancia del cubo central a cualquiera de los elementos de flotabilidad conectados al segundo miembro alargado y al tercer miembro alargado.
Los elementos de flotabilidad conectados al primer miembro alargado y al segundo miembro alargado y los elementos de flotabilidad conectados al segundo miembro alargado y al tercer miembro alargado pueden disponerse por pares a distancias correspondientes del cubo central.
La distribución de los elementos de flotabilidad dentro de un elemento alargado afectará la resistencia y estabilidad del elemento alargado.
Cada elemento alargado puede comprender además medios de refuerzo para el refuerzo de miembros alargados paralelos.
De esta manera, la resistencia y la estabilidad del elemento alargado pueden mejorarse aún más.
Los medios de refuerzo pueden estar sujetos mecánicamente o soldado a la estructura. Los ejemplos de medios para sujetar mecánicamente son anclaje y zapata, pernos y tuercas, tornillos, clavos, remaches, pegamento, lengüeta y ranura.
Dichos medios de refuerzo pueden pretensarse a cualquier valor requerido o, alternativamente, no pretensarse en absoluto.
Dichos medios de refuerzo pueden equilibrar el cizallamiento vertical discontinuado en el espacio entre los elementos de flotabilidad. Dichos medios de refuerzo pueden disponerse de manera que formen sustancialmente en pares una forma de X. Dichos medios de refuerzo en pareja en forma de X lo harán cuando se pretense las fuerzas de ejercicio sobre los miembros alargados y los elementos de flotabilidad. Dichas fuerzas se equilibrarán mediante compresión en el primer miembro alargado, el segundo miembro alargado y los elementos de flotabilidad. Cuando se configura adecuadamente, el primer tensor de esfuerzo principal sustancialmente normal a la soldadura, puede diseñarse para que sea compresivo en la mayor parte del intervalo dinámico y mejore significativamente el rendimiento de fatiga.
Alternativamente, los medios de refuerzo pueden disponerse individualmente.
El reforzamiento puede lograrse mediante medios de refuerzo tales como cables, hebras, varillas, barras, tubos o secciones transversales de vigas pretensadas que conectan entre los miembros alargados. El refuerzo también puede lograrse mediante refuerzos adicionales incluidos en los miembros alargados.
Los elementos de flotabilidad pueden tener forma de cilindro.
Los elementos de flotabilidad pueden comprender: un revestimiento exterior; un revestimiento interior concéntrico al revestimiento exterior y que tiene un diámetro menor que el revestimiento exterior; y un anillo entre el revestimiento exterior y el revestimiento interior; en donde el anillo puede llenarse con hormigón. Tal construcción de sándwich es adecuada para la producción en masa.
Los elementos de flotabilidad pueden tener interfaces planas con al menos dos del primer miembro alargado, el segundo miembro alargado y/o el tercer miembro alargado. Si un elemento alargado comprende una pluralidad de elementos alargados, los elementos de flotabilidad de este elemento alargado pueden tener interfaces planas con cualquiera de dichos miembros alargados.
Se describe una turbina eólica flotante, en donde la turbina eólica flotante puede comprender: una plataforma de metal de acuerdo con cualquier aspecto de la invención; una torre conectada a la plataforma y que se extiende a lo largo de un cubo central del cubo central de la plataforma; y una turbina eólica de eje horizontal conectada a la torre.
La turbina eólica flotante puede comprender además cables tensores que tienen primeros extremos conectados a los elementos alargados y segundos extremos conectados a la torre.
La turbina eólica flotante puede comprender además una columna central conectada a la plataforma que se extiende en una dirección opuesta a la torre y preferentemente dispuesta concéntrica con la torre.
La turbina eólica flotante puede comprender además cables tensores que tienen primeros extremos conectados a los elementos alargados y segundos extremos conectados a la columna central.
La turbina eólica flotante puede usarse costa afuera. La turbina eólica flotante puede ser una unidad estabilizada en columnas, un semisumergible, un diseño de mástil o cualquier combinación de estos.
Se describe un método para ensamblar una plataforma de metal de turbina eólica flotante, en donde el método comprende las etapas de: proporcionar un elemento alargado mediante la conexión de al menos un elemento de flotabilidad a un primer miembro alargado y un segundo miembro alargado paralelo al primer miembro alargado; proporcionar un cubo central conectable a al menos tres elementos alargados; y conectar al menos tres elementos alargados al cubo central.
La etapa de proporcionar un elemento alargado puede comprender además conectar al menos un elemento de flotabilidad al segundo miembro alargado y un tercer miembro alargado paralelo al primer y segundo miembros alargados.
El método puede comprender además la etapa de pretensar dos miembros alargados paralelos mediante el uso de medios de refuerzo conectados a dichos miembros alargados.
La plataforma flotante no requiere inversiones en una nueva línea de fabricación. El llamado monopilote, torre o cualquier otro elemento cilíndrico de acero de gran diámetro producido en serie puede usarse como elemento de flotabilidad directamente. Es decir, la invención transforma los elementos estructurales no relacionados existentes, el monopilote, en una nueva aplicación.
La plataforma flotante tiene una complejidad estructural reducida en comparación con las soluciones de la técnica anterior, lo que aumenta la disponibilidad del astillero de fabricación.
La plataforma flotante utiliza placas reforzadas y medios de refuerzo simples para la resistencia estructural en lugar de estructuras de pontones complejas vistas en semisumergibles de la técnica anterior.
La plataforma flotante permite un alto grado de automatización durante la fabricación, lo que limita la exposición humana a peligros. Se prevé que, al igual que para O&G, el enfoque de HSE en la brisa costa afuera flotante aumentará con el tiempo y la "intervención libre de humanos" se volverá cada vez más atractiva.
La invención se describirá ahora en modalidades no limitantes y con referencia a las Figuras adjuntas, en donde;
Breve descripción de las Figuras
La Figura 1 muestra una proyección isométrica de una plataforma de turbina eólica;
La Figura 2 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica que comprende una plataforma de turbina eólica, una torre y una turbina de eje horizontal;
La Figura 3 muestra una vista superior de una plataforma de turbina eólica que comprende un cubo central y tres elementos alargados;
La Figura 4 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica con una torre conectada a una plataforma con cables tensores;
La Figura 5 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica que comprende una torre, una plataforma y una columna central extendida por debajo de un cubo central de la plataforma y cables de retención de la columna central a elementos alargados de la plataforma así como también de la torre a los elementos alargados;
La Figura 6 muestra una proyección isométrica de una plataforma de turbina eólica en una configuración de elemento alargado de doble capa con un sistema de endurecimiento del espacio mediante medios de endurecimiento;
La Figura 7 muestra una proyección isométrica de una plataforma de turbina eólica en una configuración de elemento alargado de doble capa con un sistema de endurecimiento del espacio mediante elementos de flotabilidad superpuestos;
La Figura 8 muestra una proyección isométrica de los elementos alargados con elementos de flotabilidad dispuestos en una red triangular horizontal;
La Figura 9 muestra una proyección isométrica de un elemento alargado con un conjunto alternativo de medios de refuerzo;
La Figura 10 muestra una vista en despiece de una plataforma de turbina eólica que comprende un cubo central y cuerpos alargados;
La Figura 11a-c muestra una proyección isométrica de tres modalidades diferentes de un miembro alargado; La Figura 12 muestra una proyección isométrica de una construcción de sándwich que puede usarse en el elemento de flotabilidad o el cuerpo del cubo central;
La Figura 13 muestra una proyección isométrica del elemento alargado con un conjunto alternativo de medios de refuerzo;
La Figura 14 muestra una proyección isométrica de una plataforma de turbina eólica con elementos alargados con un elemento de flotabilidad cada uno;
La Figura 15 muestra una proyección isométrica de una plataforma de turbina eólica en una configuración de elementos alargados de doble capa con elementos alargados con un elemento de flotabilidad en cada capa; La Figura 16 muestra una proyección isométrica de un elemento alargado de doble capa en el que las capas son de diferentes longitudes;
La Figura 17 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante que comprende una plataforma de turbina eólica flotante triangular y una turbina de eje horizontal;
La Figura 18 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante que comprende una plataforma de turbina eólica flotante triangular y dos turbinas de eje horizontal;
La Figura 19 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante que comprende una plataforma de turbina eólica flotante rectangular y una turbina de eje horizontal; y
La Figura 20 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante que comprende una plataforma de turbina eólica flotante rectangular y dos turbinas de eje horizontal.
Descripción detallada
Las Figuras descritas anteriormente, y la descripción escrita de estructuras y funciones específicas a continuación no se presentan para limitar el alcance de lo que el Solicitante ha inventado o el alcance de las reivindicaciones adjuntas. Más bien, las Figuras y la descripción escrita se proporcionan para enseñar a cualquier persona experta en la técnica a fabricar y usar las descripciones para las que se busca protección por patente. Los expertos en la técnica apreciarán que no todas las características de una modalidad comercial de las descripciones se describen o muestran en aras de la claridad y la comprensión. Los expertos en la técnica también apreciarán que el desarrollo de una modalidad comercial real que incorpora aspectos de la presente descripción requerirá numerosas decisiones específicas de implementación para lograr el objetivo del desarrollador para la modalidad comercial. Tales decisiones específicas de implementación pueden incluir, y probablemente no se limitan a, el cumplimiento de restricciones relacionadas con el sistema, relacionadas con el negocio, relacionadas con el gobierno y otras, que pueden variar según la implementación específica, la ubicación y de vez en cuando. Si bien los esfuerzos de un desarrollador pueden ser complejos y llevar mucho tiempo en un sentido absoluto, tales esfuerzos serían, sin embargo, una tarea de rutina para los expertos en la técnica que tienen el beneficio de esta descripción. Debe entenderse que las descripciones descritas y enseñadas en la presente descripción son susceptibles a numerosas y diversas modificaciones y formas alternativas. El uso de un término singular, tal como, pero sin limitarse a, "un", no pretende limitar el número de elementos. Además, el uso de términos relacionales, tales como, pero sin limitarse a, "superior", "inferior", "izquierdo", "derecho", "superior", "inferior", "abajo", "arriba", "lateral" y similares se usa en la descripción escrita para mayor claridad en referencia específica a las Figuras y no pretende limitar el alcance de la descripción o las reivindicaciones adjuntas.
La presente descripción proporciona un diseño mejorado para una plataforma estabilizada de columna flotante. Las modalidades de acuerdo con la descripción se describirán ahora en detalle con referencia a las Figuras adjuntas.
La Figura 10 muestra una vista en perspectiva despiezada de una plataforma de turbina eólica flotante 100. La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender tres elementos alargados 110 conectados a un cubo central 120.
La Figura 1 muestra una vista en perspectiva esquemática de una plataforma de turbina eólica flotante 100. La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender tres elementos alargados 110 conectados a un cubo central 120. Cada elemento alargado 110 puede comprender tres elementos de flotabilidad 114 dispuestos entre un primer miembro alargado 111 y un segundo miembro alargado 112. Los medios de refuerzo 115 pueden conectarse al primer miembro alargado 111 y a un segundo miembro alargado 112 entre el elemento de flotabilidad 114. Dicho cubo central 120 puede comprender una primera brida 121 y una segunda brida 122 que pueden conectarse al primer miembro alargado 111 y al segundo miembro alargado 112 respectivamente, al unir los elementos alargados 110 con el cubo central 120. Dicho cubo central 120 también puede comprender un cuerpo 124 conectado a la primera brida 121 y la segunda brida 122.
La Figura 2 ilustra una turbina eólica flotante 1000 que comprende una plataforma de turbina eólica flotante 100, una torre 200 y una turbina eólica de eje horizontal 300. Como alternativa a la turbina eólica de eje horizontal 300, la turbina eólica flotante 1000 puede comprender una turbina de eje vertical (no ilustrada).
La Figura 3 muestra una vista superior de una plataforma de turbina eólica flotante 100, con ángulos a-i, a<2>, a<3>en el plano horizontal entre los elementos alargados 110. Dichos ángulos a<1>, a<2>, a<3>pueden ser todos iguales o alternativamente todos diferentes. Alternativamente, los elementos alargados 110 pueden disponerse con ángulos entre ellos donde a<1>= a<2>> a<3>o a<1>= a<2>< a<3>. Un experto entendería que distribuciones angulares similares también pueden aplicarse a plataformas 100 con más de tres elementos alargados 110.
La Figura 4 muestra que una turbina eólica flotante 1000 puede comprender cables tensores 500 conectados entre la torre 200 y la plataforma de turbina eólica flotante 100.
La Figura 5 muestra que una columna central 400 puede extenderse por debajo de la plataforma de turbina eólica flotante 100. Dicha columna central extendida 400 puede conectarse a la plataforma de turbina eólica flotante 100 por medio de cables tensores 500. Estos cables tensores inferiores 500 equilibrarán la fuerza de los cables tensores superiores 52 y formarán un equilibrio mediante triángulo de fuerzas.
La Figura 6 muestra una vista en perspectiva esquemática de una plataforma de turbina eólica flotante 100. La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender elementos alargados 110 de una configuración de elemento alargado de doble capa 110 conectada a un cubo central 120. Cada configuración de elemento alargado de doble capa 110 puede comprender dos capas de tres elementos de flotabilidad 114a, 114b. Los tres primeros elementos de flotabilidad 114a dispuestos en una capa superior pueden disponerse entre un primer miembro alargado 111 y un segundo miembro alargado 112. Los tres segundos elementos de flotabilidad 114b dispuestos en una capa inferior pueden disponerse entre el segundo miembro alargado 112 y un tercer miembro alargado 113. Dichos tres elementos de flotabilidad de la primera capa 114a pueden coincidir sustancialmente con los tres elementos de flotabilidad de la segunda capa 114b en el plano horizontal, como se muestra en la Figura 6.
Los medios de refuerzo 115 pueden conectarse al primer miembro alargado 111 y al segundo miembro alargado 112, entre los primeros elementos de flotabilidad 114a. Los medios de refuerzo 115 pueden conectarse al segundo miembro alargado 112 y al tercer miembro alargado 113, entre los segundos elementos de flotabilidad 114b. Dicho cubo central 120 puede comprender una primera brida 121, una segunda brida 122 y una tercera brida 123 que pueden conectarse al primer miembro alargado 111, al segundo miembro alargado 112 y al tercer miembro alargado 113, respectivamente, al unir el elemento alargado 110 con el cubo central 110. Dicho cubo central 120 puede comprender un cuerpo 124 conectado a la primera brida 121, la segunda brida 122 y la tercera brida 123.
La Figura 7 muestra una vista en perspectiva esquemática de una plataforma de turbina eólica flotante 100. La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender elementos alargados 110 de una configuración de elemento alargado de doble capa 110 que puede conectarse a un cubo central 120. Cada configuración de elemento alargado de doble capa 110 puede comprender dos capas de cuatro elementos de flotabilidad 114a, 114b. Los cuatro primeros elementos de flotabilidad 114a dispuestos en una capa superior pueden disponerse entre un primer miembro alargado 111 y un segundo miembro alargado 112. Los cuatro elementos de flotabilidad secundarios 114b dispuestos en una capa inferior pueden disponerse entre el segundo miembro alargado 112 y un tercer miembro alargado 113. El segundo elemento de flotabilidad interior 114b puede disponerse parcialmente entre el segundo miembro alargado 112 y un tercer miembro alargado 113, y disponerse parcialmente entre una segunda brida 122 y una tercera brida 123 del cubo central 120. Dichos cuatro elementos de primera flotabilidad de la capa superior 114a pueden solaparse sustancialmente con los cuatro elementos de segunda flotabilidad de la capa inferior 114 en el plano horizontal, como se muestra en la Figura 7.
Dicho cubo central 120 puede comprender una primera brida 121, una segunda brida 122 y una tercera brida 123 que se conecta al primer miembro alargado 111, el segundo miembro alargado 112 y el tercer miembro alargado 113 de los elementos alargados 110. El cubo central 120 también puede comprender el cuerpo 124 conectado a la primera brida 121 y la segunda brida 122.
La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender un cubo central 120. Dicho cubo central 120 puede comprender bridas 121, 122, 123 que pueden conectarse a los miembros alargados 111, 112, 113 de los elementos alargados 110, y un cuerpo 124 conectado sustancialmente a una torre 200. Dicho cuerpo puede acomodar cualquier equipo requerido, balasto y flotabilidad, así como también la carcasa del cable de potencia, la salida del cable de potencia al mar y los soportes de amarre. Dicho cuerpo asegura una transferencia de carga adecuada entre la torre de la turbina eólica y los elementos alargados 110.
Los elementos alargados 110 son estructuras autoportantes, pueden comprender al menos dos elementos de flotabilidad 114 que pueden disponerse entre al menos dos miembros alargados 111, 112, 113. Los elementos de flotabilidad 114 pueden soldarse a los miembros alargados 111, 112, 113. La descripción proporciona un diseño innovador donde el elemento alargado 110 equilibra la continuidad estructural con permeabilidad transversal en un diseño automatizado amigable con la fabricación. Esto se logra mediante la alternancia entre los elementos de flotabilidad 114 y los espacios reforzados a lo largo de su eje longitudinal mientras se busca formas geométricas simples tales como cilindros, placas y varillas rectangulares en el diseño. El diseño automatizado y amigable, debido a su geometría simple, favorece las instalaciones de producción en serie existentes.
La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender al menos tres elementos alargados 110.
Los elementos alargados 110 pueden tener una configuración de elemento alargado 110 de una sola capa. Los elementos alargados 110 también pueden tener una configuración de elemento alargado de múltiples capas 110, en donde una pluralidad de elementos alargados 110 se apilan uno encima del otro con miembros alargados intermedios comunes 111, 112, 113. Las capas adicionales de elementos alargados 110 mejorarán la escalabilidad y reducirán la necesidad de medios de refuerzo al solapar los elementos de flotabilidad 114 entre las capas.
El patrón horizontal formado por la disposición horizontal individual de los elementos de flotabilidad 114 en los elementos alargados 110 puede ser unidimensional o bidimensional, regular o irregular. Los patrones regulares incluyen los cinco tipos de reticulados 2D; cuadrado, rectangular, oblicuo, romboide y hexagonal. La Figura 1 muestra elementos alargados 110 con un patrón unidimensional regular.
La Figura 8 muestra un patrón bidimensional regular de tipo de red hexagonal. Los patrones irregulares pueden encontrarse en modalidades donde la repetibilidad de los patrones regulares se reemplaza por un espacio arbitrario o aleatorio entre los elementos de flotabilidad 114.
Los elementos de flotabilidad 114 pueden tener un doble propósito al proporcionar flotabilidad y resistencia estructural por partes para los elementos alargados 110. Los elementos de flotabilidad 114 tienen geometrías simples adecuadas para la automatización en líneas de fabricación y ensamble. Los elementos de flotabilidad 114 pueden adaptarse a la capacidad del fabricante y pueden adaptarse al mercado actual de materias primas mediante el equilibrio del uso de metal y hormigón.
La sección transversal vertical de un elemento de flotabilidad 114 puede ser recta, cónica o curva.
La forma de la sección transversal horizontal de un elemento de flotabilidad 114 puede seleccionarse del grupo que comprende círculo, óvalo, elipsoide, triángulo curvilíneo, triángulo, rectángulo, cometa, rombo, pentágono, hexágono, heptágono, octágono, nonágono o decágono.
El elemento de flotabilidad 114 puede llenarse parcial o completamente con un material de balasto. Dicho material de balasto puede comprender agua, minerales y hormigón.
Las paredes verticales de los elementos de flotabilidad 114 del elemento alargado 110 pueden ser cilindros de acero. Las paredes verticales de los elementos de flotabilidad 114 del elemento alargado 110 también pueden ser una construcción de sándwich con un anillo de lechada 119 entre un revestimiento exterior 117 y un revestimiento interior 118, preferentemente hecho de acero. Las paredes verticales de los elementos de flotabilidad 114 del elemento alargado 110 pueden ser paredes de acero que comprenden refuerzos transversales/anulares y axiales.
El primer miembro alargado 111 y el segundo miembro alargado 112 pueden unirse con los elementos de flotabilidad 114 para formar un elemento estructural continuo, específicamente el elemento alargado 110. Los miembros alargados sumergidos 111, 112, 113 introducen además cargas hidrodinámicas en el sistema que pueden ajustarse al cambiar las dimensiones de dichos miembros alargados sumergidos 111, 112, 113 para ayudar a optimizar las características de movimiento generales de la plataforma de turbina eólica flotante 110. Dichos miembros alargados 111, 112, 113 proporcionan capacidad estructural en la dirección radial que equilibrará las fuerzas y momentos radiales en sustancialmente el plano radial vertical.
Para garantizar la escalabilidad de las unidades ensambladas y proporcionar robustez a las condiciones cambiantes del mercado y la tecnología del proveedor, los miembros alargados 111, 112, 113 pueden tener varias modalidades. Los miembros alargados 111, 112, 113 pueden ser, por ejemplo, construcciones de sándwich homogéneas, no reforzadas, reforzadas, planas o curvas.
En el plano vertical-radial entre dos placas, para una configuración de una sola capa, una sola hilera, la rigidez al corte de los elementos alargados 110 es discontinua en el espacio entre los elementos de flotabilidad 114. Dicha discontinuidad puede mitigarse con medios de refuerzo 115 y/o un sistema de rigidización en placa.
El reforzamiento puede lograrse mediante medios de refuerzo 115 tales como cables, hebras, varillas, barras, tubos u otras secciones transversales de vigas que conectan entre los miembros alargados 111, 112, 113. El refuerzo también puede lograrse mediante refuerzos adicionales incluidos en los miembros alargados 111, 112, 113.
Esta descripción proporciona un enfoque innovador para utilizar las tensiones internas debido a los medios de refuerzo. Con referencia a la Figura 1, la plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender treinta y seis medios de refuerzo 115. Dichos medios de refuerzo pueden equilibrar el cizallamiento vertical discontinuado en el espacio entre los elementos de flotabilidad 114. Dichos medios de refuerzo 115 pueden disponerse de manera que se formen sustancialmente en forma de X. Dichos medios de refuerzo en pareja en forma de X 115 cuando se aplican fuerzas de ejercicio pretensadas sobre los miembros alargados 111, 112, 113 y los elementos de flotabilidad 114. Dichas fuerzas se equilibrarán mediante compresión en el primer miembro alargado 111, el segundo miembro alargado 112 y los elementos de flotabilidad 114. Cuando se configura adecuadamente, el primer tensor de esfuerzo principal sustancialmente normal a la soldadura, puede diseñarse para que sea compresivo en la mayor parte del intervalo dinámico y mejore significativamente el rendimiento de fatiga.
La Figura 9 muestra que un solo elemento alargado 110 puede comprender setenta y dos medios de refuerzo 115 para una configuración de tres radiales con una distribución radialmente decreciente en números. Tal disminución en los números externos puede ser favorable sobre los números constantes porque el grosor del miembro puede mantenerse uniforme en toda la estructura.
La Figura 11a-c muestra una proyección isométrica de tres modalidades diferentes de un miembro alargado 111, 112, 113.
La Figura 11a muestra que un miembro alargado 111, 112, 113 puede ser una placa con refuerzos planos longitudinales.
La Figura 11b muestra que un miembro alargado 111, 112, 113 puede ser una placa con refuerzos cerrados longitudinales.
La Figura 11c muestra que un miembro alargado 111, 112, 113 puede ser un elemento de sándwich compuesto en capas con núcleo de hormigón y revestimientos de acero.
La Figura 12 muestra que una construcción de sándwich tubular puede comprender un revestimiento exterior 117 y un revestimiento interior 118. Puede formarse un anillo 119 entre el revestimiento exterior 117 y el revestimiento interior 118. El revestimiento exterior 117 es preferentemente concéntrico al revestimiento interior 118. El anillo 119 puede llenarse con hormigón. De esta manera se forma un elemento sándwich que puede usarse en el elemento de flotabilidad 114 o el cuerpo 124 del cubo central 120.
La protección contra la corrosión de los medios de refuerzo 115 en la zona de salpicaduras puede ser una tolerancia a la corrosión o un recubrimiento. La protección contra la corrosión para los medios de endurecimiento de cables o hebras puede ser preferentemente un recubrimiento de tubo y con mayor preferencia un recubrimiento de tubo a partir de láminas de caucho vulcanizado.
La Figura 13 muestra una proyección isométrica del elemento alargado 110 con un conjunto alternativo de medios de refuerzo 115. Los medios de refuerzo 115 pueden disponerse individualmente. Por individual se entiende que dos medios de refuerzo 115 no se disponen de manera que formen sustancialmente en pares una forma de X, aún puede ser una pluralidad de medios de refuerzo 115 dispuestos en el mismo elemento alargado 110. Los medios de refuerzo 115 pueden disponerse perpendiculares o inclinados con relación a los miembros alargados 111, 112, 113. Cuando se proporciona una pluralidad de medios de refuerzo 115, pueden disponerse en paralelo o con un ángulo con relación entre sí. Este conjunto alternativo de medios de refuerzo 115 puede ser aplicable a todos los elementos alargados 110, independientemente del número de elementos de flotabilidad 114 y el número de capas.
Los medios de refuerzo 115 pueden conectarse a los bordes de los miembros alargados 11, 112, 113.
La Figura 14 muestra una proyección isométrica de una plataforma de turbina eólica flotante 100 que comprende tres elementos alargados 110 (un primer elemento alargado 110, un segundo elemento alargado 110 y un tercer elemento alargado 110) cada uno que comprende un elemento de flotabilidad 114. Los elementos alargados 110 pueden comprender además medios de refuerzo 115. Los medios de refuerzo 115 pueden extenderse desde el elemento alargado 110 hasta el cubo central 120. Alternativamente, los medios de refuerzo 115 pueden disponerse en el elemento alargado 110 solamente.
La Figura 15 muestra una proyección isométrica de una plataforma de turbina eólica flotante 100 en una configuración de elemento alargado de doble capa que comprende tres elementos alargados 110 (un primer elemento alargado 110, un segundo elemento alargado 110 y un tercer elemento alargado 110) cada uno que comprende un elemento de flotabilidad 114a, 114b en cada capa. Los elementos alargados 110 pueden comprender además medios de refuerzo 115. Los medios de refuerzo 115 pueden extenderse desde el elemento alargado 110 hasta el cubo central 120. Alternativamente, los medios de refuerzo 115 pueden disponerse en el elemento alargado 110 solamente.
La Figura 16 muestra una proyección isométrica de un elemento alargado de doble capa 110 en el que las capas tienen diferentes longitudes. Las diferentes capas del elemento alargado 110 pueden comprender un número diferente de elementos de flotabilidad 114a, 114b. Las diferentes capas del elemento alargado 110 pueden comprender un número diferente de medios de refuerzo 115. Los diferentes miembros alargados 111, 112, 113 del elemento alargado 110 pueden tener diferentes longitudes.
Los medios de refuerzo 115 pueden pretensarse con anclaje y zapata 116. El ancla y la zapata 116 pueden ubicarse dentro o fuera de los miembros alargados 111, 112, 113. Con referencia a la Figura 16, la zapata 116 puede ubicarse en el exterior con los medios de refuerzo 115 que sobresalen del miembro alargado 111, 112, 113. La posición exterior de la zapata 116 conduce a una tensión de compresión entre la zapata 1116 y el miembro alargado 111, 112, 113. Esta descripción proporciona un enfoque innovador hacia el diseño adecuado a los requisitos actuales del desarrollador de parques eólicos en el sentido de que la simplicidad de los elementos geométricos permite un conjunto reducido de parámetros estructurales que acelerarán las iteraciones de diseño en un entorno impulsado por el cronograma. El espacio entre los elementos de flotabilidad 114 proporciona un parámetro importante para sintonizar la resistencia al agua frente a la rigidez estructural. El diámetro de los elementos de flotabilidad individuales 114 puede entenderse como el diámetro del círculo circunscrito mínimo alrededor de la forma de sección transversal de dichos elementos de flotabilidad 114. El diámetro y la altura de los elementos de flotabilidad individuales 114 son parámetros que pueden variar junto con el parámetro de espacio para optimizar la capacidad estructural y las características de movimiento.
La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender un sistema para mantenimiento de estación. Dicho sistema de mantenimiento de estación puede comprender componentes del grupo que comprende el sistema de amarre y los propulsores. Un sistema de amarre puede comprender componentes del grupo que comprende cuerda de fibra sintética, cadena de acero, cable de acero, elementos de masa, elementos de flotabilidad, elementos de amortiguación. Dicho sistema de amarre puede anclarse al lecho marino mediante cualquier tipo de anclajes, incluidos los anclajes de succión y los torpedos.
Las plataformas de turbinas eólicas flotantes triangulares y rectangulares 100 pueden tener un sistema de amarre conectado a una o varias esquinas de la forma triangular o rectangular. Si la torre 200 se dispone en una de las esquinas, el sistema de amarre puede conectarse preferentemente al menos a una de las otras esquinas.
Los sistemas de acceso pueden seleccionarse del grupo que comprende escalera costa afuera, defensas de embarcaciones, estación de elevación de helicópteros y almohadillas de carga de helicópteros. La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender protección contra la corrosión. Dicha protección contra la corrosión puede seleccionarse del grupo que comprende ánodos de sacrificio, recubrimiento y corriente impresa.
La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender balasto.
La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender un sistema de balasto activo. Dicho sistema de balasto activo puede tener control autónomo o manual. Dicho sistema de balasto activo puede desplazar el balasto para cambiar el adrizaje y el calado de la plataforma de turbina eólica flotante 100. El balasto puede ser estático y el adrizaje y el calado pueden cambiarse mediante el uso de bombas de balasto temporales.
La turbina eólica flotante 1000 puede comprender cables tensores 500 entre la torre de turbina eólica 200 y la plataforma de turbina eólica flotante 100.
La turbina eólica flotante 1000 puede comprender una extensión de la columna central 400 hasta un calado por debajo de los elementos alargados 110 de la plataforma de turbina eólica flotante 100. La turbina eólica flotante 1000 puede comprender cables tensores 500 que conectan los elementos alargados 110 a la columna central 400. La columna central 400 puede usarse para profundidades de agua más grandes para incluir los efectos de boya de mástil parcialmente.
El material de la plataforma de turbina eólica flotante 100 puede seleccionarse del grupo que comprende metal, polímero, compuesto y cerámico que incluye hormigón.
La plataforma de turbina eólica flotante 100 puede comprender un sistema de monitoreo estructural. Dicho sistema de monitoreo puede comprender la comunicación de la base doméstica, que transmite continuamente el estado de todos los parámetros estructurales característicos predefinidos, lo que permite el mantenimiento predictivo, las decisiones operativas justo a tiempo y los modelos de aprendizaje detallados para una optimización del diseño mejorada.
La Figura 17 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante 1000. La turbina eólica flotante 1000 puede comprender una plataforma de turbina eólica flotante triangular 100 y una turbina de eje horizontal 300. La plataforma de turbina eólica flotante triangular 100 puede comprender tres elementos alargados 110 (un primer elemento alargado 110, un segundo elemento alargado 110 y un tercer elemento alargado 110). Los elementos alargados 110 se ilustran como un solo nivelado pero también pueden ser de múltiples capas.
Uno o todos los miembros alargados 111,112,113 de una plataforma de turbina eólica flotante triangular 100 pueden ser miembros separados que se conectan durante la fabricación o se fabrican como una pieza, por ejemplo, una placa.
La Figura 17 muestra cómo una turbina de eje horizontal 300 puede disponerse en una torre 200 dispuesta en la parte superior de la plataforma de turbina eólica flotante triangular 100. La torre 200 se dispone preferentemente en una de las esquinas de la plataforma de turbina eólica flotante triangular 100. Alternativamente, la torre puede disponerse entre dos esquinas de la plataforma de turbina eólica flotante triangular 100. La torre 200 puede disponerse en el miembro alargado 111, en un lado opuesto del elemento de flotabilidad 114.
La Figura 17 muestra cómo la torre 200 puede extenderse sustancialmente perpendicularmente sobre la plataforma de turbina eólica flotante 100. De esta manera, la torre 200 se extenderá principalmente de manera vertical durante su uso.
La Figura 18 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante 1000. La turbina eólica flotante 1000 puede comprender una plataforma de turbina eólica flotante triangular 100 y una pluralidad de turbinas de eje horizontal 300, por ejemplo, dos turbinas de eje horizontal 300. Las turbinas de eje horizontal 300 pueden disponerse en las esquinas respectivas de la plataforma de turbina eólica flotante triangular 100.
La Figura 18 y la Figura 20 muestran cómo la torre 200 puede extenderse en un ángulo con relación a la plataforma de turbina eólica flotante diferente de 90 grados. En este ejemplo, dos turbinas de eje horizontal 300 se disponen en la plataforma de turbina eólica flotante 100, y sus torres 200 están en ángulo entre sí, de manera que la distancia horizontal entre las turbinas de eje horizontal 300 es mayor que la distancia horizontal entre el punto de conexión de las torres 200 en la plataforma de turbina eólica flotante 100.
A medida que aumenta el número de turbinas del eje horizontal 300 en la plataforma de turbinas eólicas flotante 100, la flotabilidad requerida aumentará. Esto puede solucionarse aumentando el volumen de cada elemento de flotabilidad 114 y/o aumentando el número de elementos de flotabilidad 114.
En las Figuras ilustrativas, se ilustra una plataforma de turbina eólica flotante triangular 100 que comprende una turbina de eje horizontal 300 con seis elementos de flotabilidad 114. Y una plataforma de turbina eólica flotante triangular 100 que comprende dos turbinas de eje horizontal 300 se ilustra con nueve elementos de flotabilidad 114.
En las Figuras ilustrativas, se ilustra una plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100 que comprende una turbina de eje horizontal 300 con ocho elementos de flotabilidad 114. Y una plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100 que comprende dos turbinas de eje horizontal 300 se ilustra con doce elementos de flotabilidad 114.
Como se ilustra en las Figuras 17-20, los elementos alargados conectados 110 pueden compartir un elemento de flotabilidad 114.
La Figura 19 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante 1000 que comprende una plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100 y una turbina de eje horizontal 300.
La plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100 comprende cuatro elementos alargados 110 (un primer elemento alargado 110, un segundo elemento alargado 110, un tercer elemento alargado 110 y un cuarto elemento alargado 110). En la Figura 18, los elementos alargados 110 tienen longitudes iguales y están dispuestos ortogonalmente, es decir, como un cuadrado. Sin embargo, los elementos alargados 110 pueden tener diferentes longitudes, por ejemplo, dos y dos elementos alargados 110 que tienen longitudes iguales. Los elementos alargados 110 pueden no estar dispuestos ortogonalmente, por ejemplo, tener dos ángulos obtusos y dos ángulos agudos.
La Figura 19 muestra cómo una turbina de eje horizontal 300 puede disponerse en una torre 200 dispuesta en la parte superior de la plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100. La torre 200 se dispone preferentemente en una de las esquinas de la plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100. Alternativamente, la torre puede disponerse entre dos esquinas de la plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100. La torre 200 puede disponerse en el miembro alargado 111, en un lado opuesto del elemento de flotabilidad 114.
La Figura 19 muestra cómo la torre 200 puede extenderse sustancialmente perpendicularmente sobre la plataforma de turbina eólica flotante 100. De esta manera, la torre 200 se extenderá principalmente de manera vertical durante su uso.
La Figura 20 muestra una proyección isométrica de una turbina eólica flotante 1000. La turbina eólica flotante 1000 puede comprender una plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100 y una pluralidad de turbinas de eje horizontal 300, por ejemplo, dos turbinas de eje horizontal 300. Las turbinas de eje horizontal 300 pueden disponerse en las esquinas respectivas de la plataforma de turbina eólica flotante rectangular 100.
Como se muestra en las Figuras 17-20, cada elemento alargado 110 puede tener un primer extremo y un segundo extremo opuesto. Los elementos alargados 110 pueden disponerse en el mismo plano. Uno de los extremos o el segundo extremo de cada uno de los elementos alargados 110 puede conectarse a uno del primer extremo o el segundo extremo de al menos uno de los otros elementos alargados 110, es decir, dos y dos de los elementos alargados 110 pueden conectarse entre sí en uno de sus primeros o segundos extremos. En las Figuras 17-20, estos se conectan directamente entre sí. Como alternativa, estos pueden conectarse entre sí indirectamente, por ejemplo, a través del cubo central 120 como se ilustra en la Figura 3.
La Figura 17 muestra cómo el primer elemento alargado 110 en su primer extremo puede conectarse al primer extremo del segundo elemento alargado 110. El primer elemento alargado 110 puede conectarse además en su segundo extremo al primer extremo de un tercer elemento alargado 110. Además, el segundo elemento alargado 110 puede estar conectado en su segundo extremo al segundo extremo del tercer elemento alargado 110.
En las Figuras 17-18 se muestra cómo cada uno de los elementos alargados 110 en sus extremos se conecta directamente a todos los otros elementos alargados 110.
En las Figuras 17-20 se muestra cómo cada uno de los elementos alargados 110 se conecta a otro elemento alargado 110 tanto en su primer como en su segundo extremo.
Otras y modalidades adicionales que utilizan uno o más aspectos de la descripción descrita anteriormente pueden idearse sin apartarse del alcance como se define por las reivindicaciones adjuntas.
Las modalidades generalmente se han descrito en términos de soldadura para acoplar las secciones juntas, porque el estado general de la técnica es propicio para la soldadura, pero la descripción no se limita a la soldadura y puede incluir cualquier forma adecuada de acoplamiento, tal como abrazaderas, lechada, sujeción y otros medios de acoplamiento como se define además en la presente descripción. Otras variaciones en el sistema son posibles.
Además, los diversos métodos y modalidades del sistema pueden incluirse en combinación entre sí para producir variaciones de los métodos y modalidades descritos. La descripción de elementos singulares puede incluir elementos plurales y viceversa. Las referencias a al menos un artículo seguido de una referencia al artículo pueden incluir uno o más artículos. Además, varios aspectos de las modalidades podrían usarse junto con cada uno para lograr los objetivos comprendidos de la descripción. A menos que el contexto lo requiera de cualquier otra manera, la palabra "comprender" o variaciones tales como "comprende" o "que comprende", deben entenderse como que implican la inclusión de al menos el elemento o etapa o grupo de elementos o etapas indicados, y no la exclusión de una cantidad numérica mayor o cualquier otro elemento o etapa o grupo de elementos o etapas o equivalentes de estos. El dispositivo o sistema puede usarse en varias direcciones y orientaciones. El término "acoplado", "acoplamiento", "acoplador" y términos similares se usan ampliamente en la presente descripción y pueden incluir cualquier método o dispositivo para asegurar, conectar, unir, sujetar, acoplar, insertar en él, formar sobre él o en él, comunicar, o asociar de cualquier otra manera, por ejemplo, mecánicamente, magnéticamente, eléctricamente, químicamente, operativamente, directa o indirectamente con elementos intermedios, una o más piezas de miembros juntas y puede incluir además, sin limitación, formar integralmente un miembro funcional con otro de una manera de unidad. El acoplamiento puede ocurrir en cualquier dirección, incluso rotacionalmente.
El orden de las etapas puede ocurrir en una variedad de secuencias a menos que se limite específicamente de cualquier otra manera. Las diversas etapas descritas en la presente descripción pueden combinarse con otras etapas, intercalarse con las etapas indicadas y/o dividirse en múltiples etapas. De manera similar, los elementos se han descrito funcionalmente y pueden incorporarse como componentes separados o pueden combinarse en componentes que tienen múltiples funciones.
La materia inventiva se ha descrito en el contexto de modalidades preferidas y otras modalidades y no se ha descrito cada modalidad. Las modificaciones y alteraciones evidentes de las modalidades descritas están disponibles para los expertos en la técnica. Las modalidades descritas y no descritas no pretenden limitar o restringir el alcance o la aplicabilidad de la descripción concebida por el solicitante, sino que, de conformidad con las leyes de patentes, el solicitante pretende proteger completamente todas esas modificaciones y mejoras que se encuentran dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.
Lista de referencias
100 - Plataforma de metal de turbina eólica flotante
a-i, a<2>, a<3>- ángulos entre elementos alargados vecinos
110, 110a-c -elemento alargado, primero-tercero
110', 110" - primer y segundo extremo del elemento alargado
111 - primer miembro alargado
111', 111'', 111™ - primera, segunda y porción intermedia del primer miembro alargado 112 - segundo miembro alargado
112', 112", 112™ - primera, segunda y porción intermedia del segundo miembro alargado 113 - tercer miembro alargado
113', 113", 113"' - primera, segunda y porción intermedia del tercer miembro alargado 114, elemento de flotabilidad
114a, 114b - primer y segundo elemento de flotabilidad
115 - medios de refuerzo
116 - zapata
117 - revestimiento exterior
118 - revestimiento interior
119 - anillo
120 - cubo central
121 - primera brida
122 - segunda brida
123 - tercera brida
124 - cuerpo
A- línea central
200 - torre
300 - turbina de eje horizontal
400 - columna central
500 - cable de soporte
1000 - turbina eólica flotante

Claims (17)

  1. REIVINDICACIONES
    i.Una plataforma de metal para la turbina eólica flotante (100) para soportar una turbina eólica, en donde la plataforma (100) comprende:
    - tres elementos alargados (110), en donde cada elemento alargado (110) comprende:
    • un primer miembro alargado (111);
    • un segundo miembro alargado (112) paralelo al primer miembro alargado (111); y • al menos un primer elemento de flotabilidad (114a) conectado al primer miembro alargado (111) y al segundo miembro alargado (112);
    en donde cada elemento alargado (110) tiene un primer extremo (110') y un segundo extremo opuesto (110"); y
    en donde uno del primer extremo (110') o el segundo extremo (110") de cada uno de los elementos alargados (110) se conecta a uno del primer extremo (110') o el segundo extremo (110") de al menos uno de los otros elementos alargados (110);
    en donde el primer miembro alargado (111) comprende una primera porción de extremo (111'), una segunda porción de extremo opuesto (111") y entre ellas una porción intermedia (111™);
    en donde el segundo miembro alargado (112) comprende una primera porción de extremo (112'), una segunda porción de extremo opuesto (112") y entre ellas una porción intermedia (112™);
    en donde cada elemento alargado (110) comprende además un medio de refuerzo (115) para el refuerzo del primer y segundo miembros alargados paralelos (111, 112); y
    en donde al menos uno del primer elemento de flotabilidad (114a) tiene forma de cilindro; caracterizado porque
    - el primer elemento de flotabilidad (114a) se conecta directamente a las porciones intermedias (111™, 112™) del primer miembro alargado (111) y el segundo miembro alargado (112);
    - al menos uno de los miembros alargados (111, 112) de cada elemento alargado (11) es una placa reforzada.
  2. 2. La plataforma (100) de acuerdo con la reivindicación 1,
    en donde el primer elemento de flotabilidad (114a) comprende una primera superficie de extremo y una segunda superficie de extremo opuesto,
    en donde el primer miembro alargado (111) se conecta a la primera superficie de extremo del primer elemento de flotabilidad (114a), y
    en donde el segundo miembro alargado (112) se conecta a la segunda superficie de extremo del primer elemento de flotabilidad (114a).
  3. 3. La plataforma (100) de acuerdo con la reivindicación 1-2,
    en donde los elementos alargados (110) se disponen en el mismo plano.
  4. 4. La plataforma (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    en donde cada elemento alargado (110) comprende una pluralidad de elementos de flotabilidad (114a); en donde un elemento de flotabilidad (114a) se conecta a las primeras porciones de extremo (111', 112') del primer y segundo miembros alargados (111, 112); y/o
    en donde un elemento de flotabilidad (114a) se conecta a las segundas porciones de extremo (111", 112") del primer y segundo miembros alargados (111, 112).
  5. 5. La plataforma (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    en donde una pluralidad de elementos de flotabilidad (114a) se conectan a las porciones intermedias (111™, 112™) del primer y segundo miembros alargados (111, 112).
  6. 6. La plataforma (100) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    en donde dos elementos alargados conectados (110) tienen un elemento de flotabilidad común (114a).
  7. 7. La plataforma (100) de acuerdo con la reivindicación 1-6,
    en donde cada elemento alargado (110) comprende además:
    • un tercer miembro alargado (113) paralelo al primer y segundo miembros alargados (111, 112); y
    • un segundo elemento de flotabilidad (114b) conectado al segundo miembro alargado (112) y al tercer miembro alargado (113).
  8. 8. La plataforma (100) de acuerdo con la reivindicación 7,
    en donde el primer elemento de flotabilidad (114a) y el segundo elemento de flotabilidad (114b) se conectan a los lados opuestos del segundo miembro alargado (112) y se disponen en alineación entre sí.
  9. 9. La plataforma (100) de acuerdo con la reivindicación 7,
    en donde el primer elemento de flotabilidad (114a) y el segundo elemento de flotabilidad (114b) se conectan a los lados opuestos del segundo miembro alargado (112) y se disponen desalineados entre sí.
  10. 10. La plataforma (100) de acuerdo con la reivindicación 1,
    en donde el al menos un elemento de flotabilidad (114) comprende:
    • un revestimiento exterior (117);
    • un revestimiento interior (118) concéntrico al revestimiento exterior (117) y que tiene un diámetro menor que el revestimiento exterior (118); y
    • un anillo (119) entre el revestimiento exterior (117) y el revestimiento interior (118); en donde el anillo (119) se llena con hormigón.
  11. 11. La plataforma (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    en donde el al menos un elemento de flotabilidad (114a, 114b) tiene interfaces planas con al menos dos del primer miembro alargado (111), el segundo miembro alargado (112) y/o el tercer miembro alargado (113).
  12. 12. La plataforma (100) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
    en donde la plataforma (100) comprende:
    - un cubo central (120),
    en donde los elementos alargados (110) se conectan al cubo central (120) y se disponen con separación angular regular (a).
  13. 13. Una turbina eólica flotante (1000), en donde la turbina eólica flotante (1000) comprende:
    - la plataforma de metal para la turbina eólica flotante (100) de acuerdo con las reivindicaciones 1-12; - una torre (200) conectada a la plataforma (100); y
    - una turbina eólica de eje horizontal (300) conectada a la torre (200).
  14. 14. La turbina eólica flotante (1000) de acuerdo con la reivindicación 13,
    en donde la plataforma de metal (100) comprende un cubo central (120) que tiene un cubo central(A),y la torre (200) se extiende a lo largo del cubo central (A).
  15. 15. La turbina eólica flotante (1000) de acuerdo con la reivindicación 13 o 14,
    en donde la turbina eólica flotante (100) comprende además:
    - cables tensores (500) que tienen primeros extremos conectados a los elementos alargados (110) y segundos extremos conectados a la torre (200).
  16. 16. La turbina eólica flotante (1000) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 13-15, en donde la turbina eólica flotante (1000) comprende además:
    - una columna central (400) conectada a la plataforma (100) que se extiende en una dirección opuesta de la torre (200) y preferentemente dispuesta concéntrica con la torre (200).
  17. 17. La turbina eólica flotante (1000) de acuerdo con la reivindicación 16,
    en donde la turbina eólica flotante (1000) comprende además:
    - cables tensores (500) que tienen primeros extremos conectados a los elementos alargados (110) y segundos extremos conectados a la columna central (400).
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