Cimentaciones típicas en la eólica marina

Las cimentaciones anclan las estructuras de soporte al lecho marino, y típicamente se suelen considerar los seis tipos aquí descritos.

• Cajones de gravedad:

Este tipo de cimentación se ha utilizado en varios parques eólicos marinos en Europa. Para la fabricación económica de los cajones de gravedad se requiere un astillero o un dique seco cerca de la ubicación seleccionada, lo que permite que las estructuras de cimentación sean flotadas hacia el sitio y hundidas posteriormente. La preparación del sitio y la colocación requerida para los cajones de gravedad implica típicamente el dragado de varios metros cúbicos del lecho marino y su reemplazo por el cajón compactado.

Tanto los revestimientos especiales como los levantamientos precisos son necesarios para llevar a cabo esta tarea. La instalación de estas estructuras es relativamente lenta. Por ejemplo, se necesitaron aproximadamente 29 días para completar la instalación de cuatro cajones de gravedad en el parque eólico Nysted (Dinamarca).

• Pilotes de acero conducido:

La opción del pilote “tubo” de acero conducido es una solución de cimentación eficiente en aguas profundas. El método típico de instalación en alta mar y cerca de la costa es mediante la flotación de la estructura (monopilote, trípode,...) en posición y luego conducir los pilotes al fondo usando martillos hidráulicos. La manipulación de los pilares requiere el uso de una grúa de capacidad suficiente, preferentemente una grúa flotante. El uso de pilotes de conductos abiertos permite que el sedimento del fondo del mar se encaje dentro de la tubería, minimizando así las perturbaciones. Los tiempos de instalación de estos dispositivos son relativamente cortos. Por ejemplo, los pilares  construidos para el parque eólico de Scroby Sands (Reino Unido), necesitaron menos de 24 horas para instalarse.

• Pilotes de extremo cerrado con orificio pre-perforado:

En este diseño, se coloca un pilote de tubería de acero de extremo cerrado en un orificio pre-perforado y se ensambla en su ubicación. Esta opción a menudo se utiliza para fundaciones de pilotes costa afuera y ofrece ventajas significativas sobre otras opciones, incluida la fabricación anticipada de la pila, un mejor control de calidad y un tiempo de construcción mucho más corto en el agua. Esta opción requiere un taladro de circulación inversa de gran diámetro. Los pilotes cerrados pueden ser flotados hasta su ubicación y posteriormente ser hundidos en el agujero de perforación. Los tiempos de instalación de estos pilares perforados son relativamente largos, con un promedio de 50 horas por cada uno.

• Ejes perforados:

La instalación de un pilote de hormigón perforada en el lugar de perforación requiere la conducción de una carcasa de pared relativamente a través del sedimento blando hasta el material denso subyacente, perforando a continuación y por debajo de la carcasa a la altura de fijación requerida. La resistencia a la flexión es proporcionada por una jaula de refuerzo que utiliza barras de gran diámetro, de alta resistencia y con anillo doble si fuese necesario. La carcasa proporciona soporte de excavación, guía la herramienta de perforación, contiene el hormigón y sirve como protección contra la corrosión. Este enfoque requiere un gran taladro de circulación inversa especialmente fabricado. El uso de ejes perforados para las fijaciones de aerogeneradores marinos sufre de varias desventajas, incluyendo la necesidad de colocar refuerzo, así como la necesidad de transportar y colocar grandes cantidades de hormigón en alta mar. La logística asociada con el hormigonado en el exterior y la colocación de refuerzo hacen que este tipo de elementos no sean económicos para las turbinas eólicas marinas.

• Pilote desarrollado en la propia ubicación:

Este procedimiento requiere una adaptación de las técnicas existentes de perforación y apilado e implica una combinación de secuencia de impulsión-taladrado para lograr la profundidad de diseño. Los tiempos de instalación de los pilotes que utilizan esta secuencia compuesta son relativamente largos. Por ejemplo, la construcción de monopilotes como parte del parque eólico North Hoyle (Reino Unido) requirió aproximadamente de 70 a 90 horas.

• Anclaje de succión:

Los anclajes de succión constan de un recipiente de acero con fondo abierto y tapa cerrada. Al igual que los pilotes, los anclajes de succión tienen forma cilíndrica pero tienen diámetros mayores (10m a 15m) y profundidades de penetración más cortas. Se instalan hundiéndose en el lecho marino y luego bombeando el agua fuera de el usando una bomba sumergible. El bombeo del agua crea una diferencia de presión a través de la parte superior sellada, dando como resultado una fuerza hidrostática hacia abajo sobre la parte superior de la pila. La presión hidrostática así desarrollada empuja el ancla a la profundidad de diseño. Una vez que se alcanza la profundidad de diseño, las bombas se desconectan y se recuperan. La instalación de pilotes de succión es relativamente lenta, como se evidenció durante la construcción del parque eólico Hornes Rev II (Dinamarca) donde se necesitaron aproximadamente 32 horas para completar la instalación de un solo pilote de succión para un mástil meteorológico. Las anclas de succión son más baratas de instalar ya que no requieren trabajos submarinos. Al final de la vida de una turbina eólica, un anclaje de succión puede ser retirado completamente del fondo marino, a diferencia de los cimientos apilados.