Cargas ambientales en las turbinas marinas

Las cargas ambientales dependen del clima del lugar seleccionado para la ubicación del parque eólico marino. El viento, las olas o el hielo son los factores que generan un mayor grado de incerteza a la hora de realizar el estudio previo. Estas cargas son dependientes del tiempo, pudiendo cubrir periodos de tiempo que varían de una fracción de segundo a varias horas. Las cargas actúan en la torre de soporte bajo condiciones de diseño diferentes y que se resuelven como una fuerza axial (horizontal) y un momento de cizalla y torsión en la base de la estructura de soporte.

Las principales cargas que se deben analizar a la hora de ejecutar el proyecto para un parque eólico marino con estructuras fijas son:

• Carga del viento: Los datos de la ubicación específica con un periodo lo suficientemente largo, así como los datos relacionados con las condiciones más adversas se requieren normalmente para desarrollar el estudio de velocidades, lo que a su vez se empleará como base para el diseño. El diseño del factor viento se representa por medio de velocidad acelerada, la devolución estándar y la distribución de valores para cada uno de estos parámetros. La velocidad de viento varia con la altura. Para desarrollar el diseño de perfil de velocidad de viento, se realiza una representación logarítmica o exponencial de la velocidad en función de la frecuencia. En las áreas donde los huracanes son frecuentes, la velocidad máxima anual se debe analizar con base a las características de estos.

• Cargas hidrodinámicas: Los datos de una ubicación específica deben ser preferiblemente recolectados durante períodos de tiempo largos. Cuando los datos del oleaje en un sitio específico están incompletos, se tiene en cuenta los datos de sitios limítrofes con los que estos mismo datos se deben cruzar para obtener posibles diferencias, en base a la profundidad del agua o la topografía del lecho marino. Debido a que las olas son causadas por el viento, los datos de olas y  viento deberían de correlacionarse. Por otro lado, las olas extremas no se suelen producir en la misma dirección que un viento extremo. Por lo tanto, se debe registrar la direccionalidad de las olas y el viento.

• Cargas por corrientes marinas: Las corrientes generadas por las mareas y el viento como aquellas causados ​​por la tormenta tienen que incluirse en el diseño. En aguas poco profundas, el componente de las corrientes marinas supone un factor importante respecto de la carga hidráulica a soportar por la estructura.

• Cargas por hielo: En las áreas donde se espera que se produzca o donde el hielo este presente de forma habitual se tiene que considerar a este como factor de diseño. La información relativa a las condiciones climáticas incluye la concentración y distribución del hielo, el tipo de hielo, las propiedades mecánicas de este, la velocidad, la dirección de la deriva y el espesor del mismo.

• Cargas sísmicas: Las turbinas de viento que se sitúan en zonas sísmicas, suelen necesitar el desarrollo de un espectro de respuesta horizontal y vertical. Para los análisis, la turbina de viento se representa por una carga masiva en la parte superior de la torre que incluye el peso del generador, el rotor y la torre. La torre y la estructura de soporte se someten a una carga en la vertical.