Foundation Design for Marine Turbines on Rocky Soils

Abstract

Un elemento fundamental para un sistema de turbinas marinas que funcionan mediante la acción corrientes marinas es la cimentación, la cual absorbe un gran porcentaje del costo total del proyecto, en algunos casos presentándose valores de hasta el 35 %, por consiguiente, es necesario poner especial énfasis en el diseño de estas estructuras. En general, la mayoría de los procedimientos de diseño para cimentaciones o sistemas de anclajes están enfocados principalmente en suelos arenosos y arcillosos. Sin embargo, existen sitios donde predominan principalmente los suelos rocosos en los cuales las corrientes marinas son propicias para instalar este tipo de dispositivos. Por tal motivo, en esta obra se propone un procedimiento de diseño de anclajes mediante pilotes de acero, y de peso muerto (apm) de concreto para suelos rocosos. El procedimiento se concentra en determinar las dimensiones principales del ancla, sin considerar detalles específicos como la conexión ojal-ancla. El procedimiento consiste en tres fases, la primera se enfoca en el diseño preliminar a través de ecuaciones prácticas del diseño de estructuras “ordinarias”, o bien mediante la experiencia del diseñador. La segunda consiste en evaluar la capacidad estructural del elemento prediseñado; y finalmente en la tercera se evalúa la capacidad geotécnica del anclaje considerando suelo rocoso. Los sistemas de anclajes están diseñados con las formulaciones establecidas tanto en documentos técnicos como códigos de diseño para este tipo de estructuras. Para exponer la aplicación de este procedimiento se realizó el diseño de cada tipo de anclaje, un pilote y un apm, como sitio de instalación se consideró el Canal de Cozumel. Los resultados de diseño mostraron que las dimensiones (y por ende el peso) del apm es significativamente mayor que el pilote de acero para las características de la turbina considerada. Típicamente, los anclajes mediante pilotes son más eficientes, en lo que respecta al peso del elemento, además de que se pueden utilizar en suelos inclinados. Sin embargo, especialmente en suelos marinos rocosos con corrientes significativas su instalación es más complicada, ya que se tiene que considerar equipo y mano de obra costosa en comparación con los apm. Por lo tanto, la elección de la cimentación depende en gran medida de las condiciones y características del suelo marino del proyecto. En esta obra se presenta un procedimiento simplificado de diseño, con el cual se puede evaluar de manera rápida y eficiente sistemas de anclajes en suelos rocosos.