very large floating structures (vlfs) puertos y ...ropdigital.ciccp.es/pdf/publico/2012/2012_...

1. Introducción

1.1. Las VLFS: respuesta a la urbanización sostenible

del mar en el siglo XXI

En los últimos años, la demanda de suelo urbani-

zable alrededor de las ciudades costeras se ha in-

crementado de forma significativa, no solo para uso

residencial, sino también industrial y logístico. Hay

ejemplos de áreas muy congestionadas que necesi-

tan seguir expandiéndose. Pero el área disponible

en la costa se ha desarrollado completamente y el

agua es la única área que queda por desarrollar. Es-

te desarrollo se hace en su mayoría ganando terre-

no al mar con rellenos, con los proyectos de Dubai

como son los más significativos.

Sin embargo hay algunos proyectos para cons-

truir viviendas flotantes, alguno ya hecho realidad

en Holanda, e incluso para desarrollar aeropuertos y

puertos flotantes tanto cerca de la costa, como in-

cluso en mar abierto (principalmente por motivos es-

tratégicos). Pero el tamaño de un aeropuerto y/o un

puerto es enorme comparado a las estructuras flo-

tantes existentes (pontonas, barcazas, buques, pla-

taformas offshore) y por tanto es necesario el desa-

rrollo de un nuevo concepto de estructuras flotan-

tes: las VeryLargeFloatingStructures (VLFS).

1.2. Definición

Una VeryLargeFloatingStructure (VLFS) o VeryLar-

geFloatingPlatform (VLFP) es un concepto de estruc-

tura oceánica único caracterizado por unos rangos

de longitud, desplazamiento y coste sin precedentes

(respectivamente: 1.000 m a 10.000 m, 106 a 107 to-

neladas, 5.000 a 15.000 millones $) [1].

Revista de Obras Públicas/ISSN: 0034-8619/ISSN electrónico: 1695-4408/Mayo 2012/Nº 3.532 2323 a 40

Very Large Floating Structures (VLFS)Puertos y aeropuertos flotantes

Recibido: mayo/2011. Aprobado: octubre/2011Se admiten comentarios a este artículo, que deberán ser remitidos a la Redacción de la ROP antes del 30 de julio de 2012.

Resúmen: Las VLFS (VeryLargeFloatingStructures) son estructuras flotantes que responden a las necesidadesde desarrollo urbanístico en el mar, principalmente para la creación de puertos y aeropuertos flotantes,tanto en la costa como en mar abierto. Debido a los requerimientos de espacio mucho mayores que lasactuales estructuras flotantes (pontonas, barcazas, buques, plataformas offshore) es una tecnología todavíaen fase experimental. Existen varias propuestas dependiendo de la profundidad y su cercanía a la costa. Elaumento de los costes urbanísticos en tierra y la sensibilidad por la protección de las costas, marcaránprincipalmente el desarrollo de estas estructuras a lo largo del siglo XXI.

Abstract: TheVLFS (Very Large Floating Structures) are the floating structures that respond to the needs of realstate development at sea, mainly for the creation of floating harbors and airports, both in the coast and inthe open ocean. Due to the greater space requirements than in the nowadays floating structures (pontoons,barges, ships, offshore platforms) it is still a technology in experimental stage. Several designs have beenproposed, according to the depth and the proximity to the coast. The increase in costs of real state at landand in the sensibility for the protection of the coastal areas, will have a main impact in the development ofthese structures in the XXI century.

Miguel Lamas Pardo. Ingeniero Naval y OceánicoEstudiante de Doctorado en la E.P.S. Ferrol. Universidade da Coruña (UDC). Ferrol (España). [email protected] Manuel Carral Couce. Dr. Ingeniero Naval y OceánicoEspecialista en Derecho Marítimo y Administración Portuaria. E.P.S. Ferrol. Universidade da Coruña (UDC). Ferrol (España). [email protected]

Palabras Clave: VeryLargeFloatingStructures; Puertos flotantes, Aeropuertos flotantes, Urbanización marítima; Colonización oceánica

Keywords: Very Large Floating Structures; Floating harbor; Floating airport; Maritime urbanism; Ocean colonization

Ciencia y Técnica

VeryLargeFloatingStructures (VLFS). Floating harbors and airports

de la Ingeniería Civil

Revista de Obras Públicasnº 3.532. Año 159Mayo 2012ISSN: 0034-8619ISSN electrónico: 1695-4408

Sus características de tamaño y flexibilidad requie-

ren consideraciones especiales en cuanto a diseño,

análisis, construcción, ensamblaje y operación.

Las VLFS están caracterizadas por un diseño de

vida largo, entre 50 años para el MOB y 100 años

para un Mega-Float [1], y bajo coste de manteni-

miento. La durabilidad y la resistencia a la fatiga son

conceptos clave para la selección de materiales, di-

seño y fabricación.

1.3. Aplicaciones

Las VLFS se han concebido principalmente como

aeropuertos y puertos flotantes, y dependiendo del

diseño, para aguas tranquilas en la costa o en mar

abierto lejos de ella. Sin embargo, sus aplicaciones

podrían extenderse a otros muchos usos, y así han si-

do propuestos varios de ellos en distintos campos:

• Obra civil: como puentes, rompeolas y diques flo-

tantes.

• Energético: para instalaciones de almacenaje de

petróleo y gas natural, y como plantas energéti-

cas (eólicas y solares).

• Militar e intervención: como bases militares y de

emergencia.

• Recreativo y residencial: casinos, parques recrea-

tivos, viviendas, hoteles flotantes, en incluso ciu-

dades flotantes enteras.

1.4. Tipos

Algunos autores [2][3] clasifican las VLFS bajo dos

categorías atendiendo a su geometría: el tipo pon-

tona y el tipo semi-submergible. Sin embargo, pues-

to que realmente existen más tipos que las citadas

anteriormente, nosotros las clasificaremos aquí de

una forma más amplia: VLFS costeras y VLFS oceáni-

cas. Englobamos la tipo pontona en la categoría de

costera, y la semi-submergible en la categoría de

oceánica.

1.5. VLFS costeras

Son adecuadas para su uso solamente en aguas

tranquilas, a menudo dentro de una ensenada o un

lago y cerca de la línea de costa.

Las propuestas de VLFS costeras son de tipo pon-

tona, ya que por su sencillez es lo suficientemente

adecuada para zonas de aguas tranquilas. Estas

pontonas flotantes de gran tamaño han recibido el

nombre de Mega-Floats por los ingenieros japone-

ses, que son los que más las han estudiado. Aunque

también se conocen en la literatura como mat-like

VLFS por su pequeño calado en relación a las di-

mensiones en longitud (eslora).

Es una estructura simple con forma de cajón que

simplemente flota (descansa) en la superficie del

mar y ofrece gran estabilidad, bajo coste de fabri-

cación/mantenimiento y fácil reparación. La VLFS ti-

po pontona es muy flexible comparada con otros ti-

pos de estructuras offshore, de manera que las de-

formaciones elásticas son más importantes que su

movimientos como cuerpo rígido. Así, los análisis hi-

droelásticos constituyen una etapa central en el

análisis de las VLFS de tipo pontona.

1.6. VLFS oceánicas

En mar abierto, donde la altura de las olas alcan-

za una dimensión considerable, es necesario usar

otro tipo de VLFS distinto a la pontona, ya que esta

no sería capaz de absorber las solicitaciones produ-

cidas por las olas. Existen varias propuestas de geo-

metrías distintas para VLFS oceánicas, siendo el tipo

semi-submergible el que en principio parece más

adecuado. Aquí veremos los siguientes ejemplos:

• Mobile Offshore Base, MOB.

• PneumaticallyStabilizedPlatform, PSP.

• Versabuoy.

El más estudiado ha sido el MOB, que a su vez pre-

senta también distintas versiones. Aunque algunos au-

tores [2][3]consideran las plataformas y artefactos de

la industria offshore como VLFS, nosotros no las consi-

deramos VLFS por no alcanzar las dimensiones de

1.000 m de eslora que los principales investigadores

del tema han establecido en su definición [1].

1.7. Evolución histórica

El primer concepto de VLFS que apareció en el

mundo moderno después de la revolución industrial

fue la Isla Flotante descrita en el siglo XIX por el no-

velista francés Julio Verne [4], uno de los fundadores

de la ciencia ficción. El primer VLFS promovido de

forma seria fue el Seadromede Armstrong a partir de

Lamas, M., Carral, L.M.

24 Revista de Obras Públicas/ISSN: 0034-8619/ISSN electrónico: 1695-4408/Mayo 2012/Nº 3.532 23 a 40

1924. Su estabilidad fue demostrada en ensayos de

canal, y se promovieron otras plataformas relacio-

nadas hasta la muerte de Armstrong en 1955.

La investigación de las VLFS a finales del siglo XX

fue iniciada por dos proyectos principales: el Mega-

Float en Japón, como ejemplo típico de VLFS de ti-

po pontona, y el Mobile Offshore Base (MOB) en

EE.UU., como el principal representante del tipo oce-

ánico. Pero se han hecho también otros esfuerzos,

como la PneumaticallyStabilizedPlatform o el Versa-

bouy, como veremos más adelante, o el de Euphlo-

tea [5].

Los hitos en el desarrollo de las VLFS están listados

en la tabla 1. Aunque tanto los programas del MOB

y el Mega-Float se iniciaron y ejecutaron de forma

independiente, los principios científicos y los objeti-

vos tecnológicos eran estructurados de forma similar

e incluían objetivos de investigación similares.

Very Large Floating Structures (VLFS). Puertos y aeropuertos flotantes


En los EstadosUnidos

1924-1955 El Seadrome de Armstrong y conceptos relacionados

1942-1944 Cubierta de Vuelo del Cuerpo de Ingenieros Civiles de la US Navy - Proyecto SOCK

1963 C-130 Demostraciones de aterrizaje y despegue en el USS Forrestal

1960’s-1970’s Investigaciones del Laboratorio/Universidad de la US Navy

1989-1996 Investigación patrocinada por el NSF

1991 Primer taller internacional de las VLFS – Universidad de Hawaii

1993-1996 Programa de la Plataforma Tecnlógica Marina DARPA

1997-2000 Programa Científico y Tecnológico del Mobile Offshore Base - ONR

En Japón

1950’s Concepto de Ciudades Flotantes en arquitectura y diseño urbanístico

1960’s Puppet drama “HykkoriHyoutan Jima”

1973-1974 Propuesta de Aeropuerto Flotante para el Aeropuerto Internacional de KansaiFase 1: construcción, estructura de tipo semi-submergible

1975 Exposición Internacional de los Océano en Okinawa - Aquapolis

1988 Reserva para petróleo de Kamigoto: 390m x 97m x 27.6m x 5 Unidades

1994 Propuesta de Pista de Aterrizaje Flotante para la Fase 2 de Construcción del Aeropuerto Internacional de Kansai, estructura flotante tipo pontona

1995 Asociación de InvestigaciónTecnológica del Mega-Float /Technological Research Association of Mega-Float (TRAM, 1999a)

1995-1996 Fase 1 Experimental de TRAM: 300m x 60m x 2m (TRAM, 2001)

1996 Reserva para petróleo de Shirashima: 397m x 82m x 25.1m x 8 unidades

1997-2001 Fase 2 Experimental de TRAM: 1000m x 60-120m x 3mExperimentos de Aterrizaje y Despegue (TRAM, 2002)

2001-2005 I+D por el Shipbuilding Research Center.Propuesta de la Pista de Aterrizaje del Aeropuerto Internacional de Haneda.Combinación de casco tipo Pontona y Semi-submergible

Tabla 1. Hitos en el desarrollo de las tecnologías VLFS[1).

2. Mega-Float

El programa japonés del Mega-Float, llevado a

cabo por la asociación técnica de 17 constructores

navales y fabricantes de acero, conocida como la

TechnologicalResearchAssociation of Mega-Float

(TRAM), se estableció en 1995, para llevar a cabo un

proyecto conjunto de Investigación y Desarrollo pa-

ra la creación de una estructura flotante de gran es-

cala.

2.1. Concepto

Un Mega-Float es una gran pontona, en una po-

sición fija que normalmente se suplementa con un

rompeolas para protegerla contra condiciones de

olas severas, como una pieza artificial de tierra flo-

tante en el mar. Como vemos en la figura inferior, un

Mega-Float consiste en:

1. Una estructura pontona flotante muy grande.

2. Instalaciones para amarre/fondeo para mante-

ner la estructura flotante en el sitio.

3. Un puente de acceso o carretera flotante para

acceder a la estructura flotante desde tierra.

4. Un rompeolas (normalmente se necesita si la al-tura significativa de ola es mayor de 4 m) para

reducir las fuerzas de las olas que impactan en la

estructura flotante.

2.2. Sistema constructivo

La pontona flotante tiene una estructura cons-

tructiva similar a la de un casco de un buque de

acero. Este tipo de construcción se ha usado desde

hace tiempo en construcción naval, por lo que se

ha probado que es fuerte y fiable a la vez que lige-

ra.

La construcción se llevaría a cabo con módulos

hechos en tierra de entre 100-300 m de eslora que

se ensamblan en el mar a través de uniones solda-

das [7].

2.3. Fases del programa de investigación

En la Fase 1, se construyó una estructura de 300m

x 60m x 2m.

En la Fase 2, que empezó en 1998, TRAM inició

estudios para construir un modelo de aeropuerto

Mega-Float de 1.000 m de largo, 60 (120) m de an-

cho y 3 m de puntal, en Yokosuka, (Bahía de Tokio)



Fig. 1. Mega-Float:

disposiciónesquemática de

elementos [3].

Fig. 2. Mega-Float:

estructuraconstructiva dela pontona [6].

Sistema de amarre

Rompeolas

Superestructura Pontona (Mega-Float)

Puente de acceso

Tierra firme

Fondo marino

para experimentos con despegues y aterrizajes de

pequeños aeroplanos. Este aeropuerto fue construi-

do en 1998 y es hasta ahora el único Mega-Float lle-

vado a la realidad.

A partir de estos estudios, en 2001 TRAM conclu-

yó que era factible construir una pista de despe-

gue/aterrizaje en el Aeropuerto Internacional de To-

kio (Haneda), de 4.000 m de longitud.

El desarollo de esta tecnología es llevada a ca-

bo ahora por el Departamento Tecnológico de Es-

tructuras Flotantes (Mega-Float) en el elShipbuildin-

gResearch Centre of Japan (SRCJ) [6].

2.4. Aplicaciones

A parte de estas aplicaciones como aeropuertos

flotantes costeros, también se llevaron a cabo inves-

tigaciones bajo el proyecto TRAM en vista a los re-

querimientos de bases flotantes con muchas otras

funciones, como instalaciones portuarias y logísticas,

instalaciones recreativas, etc. En general, la aplica-

ción del Mega-float está pensada para condiciones

más benignas que el Mobile Offshore Base (MOB) y

los propósitos de su superficie flotante son similares

que en tierra.

2.5. Desafíos técnicos

Desde el punto de vista técnico, existen todavía

muchos desafíos (principalmente hidrodinámicos)

para comprender el movimiento de estas estructu-

ras. El mayor de ellos, debido a su gran tamaño, es

que no es posible modelar esta estructura como un

cuerpo rígido y hay que dar unas tolerancias a los



Fig. 4. Mega-float: FasesExperimentales 1(izquierda) y 2(derecha) [1].

Rompeolas

Remolque de unaunidad flotante Aproximación de

una unidad flotante

Fijación firme con soldadura

Fondeo

Fig. 3. Mega-Float:ilustraciónconceptual dela construcción[7].



momentos de flexión. El modelo más simple para

una VLFS es una Placa Eslástica Flotante; de hecho,

una gran parte de la investigación sobre las placas

flotantes ha sido motivada por la aplicación a las

VLFS [1][2]. Además, debido al gran tamaño, el pro-

blema a menudo es muy exigente desde el punto

de vista de los cálculos informáticos, especialmente

en las altas frecuencias [3].

En la siguiente figura mostramos las diferencias

de comportamiento entre un buque convencional

(cuerpo rígido) y una VLFS tipo pontona (cuerpo

elástico) ante la aplicación de una carga concen-

trada.

3. Mobile Offshore Base, MOB

3.1. Introducción

Una Mobile Offshore Base (MOB) es un concepto

de VLFS propuesto bajo el programa Mobile Offsho-

re Base Science and Technology para apoyar ope-

raciones militares allá donde las bases de tierra con-

vencionales no están disponibles. El programa MOB

fue patrocinado por la USOffice of Naval Research

desde 1997 al 2000, con una dotación de $35M. Fue

un programa abierto internacional que utilizó exper-

tos de 26 empresas comericales, 16 academias, y 11

agencias gubernamentales [8].

3.2. Concepto

Consiste en una base modular flotante que pue-

de ser desplegada a una zona de interés de defensa

nacional para proporcionar área de aterrizaje/des-

pegue, mantenimiento, suministro y otras operacio-

nes de apoyo logístico avanzadas. Con el concepto

MOB, los EE.UU. podrían tener una base en cualquier

lugar del mundo en un espacio de tiempo tan corto

de sólo un mes

La base tal y como fue concebida tendría capaci-

dades virtualmente ilimitadas, y la mayoría de sus cre-adores no imaginaron simplemente una zona de ate-rrizaje flotante, sino una base militar flotante del tama-ño de una ciudad, en la cual pudiesen atracar tam-bién barcos, como se muestra en la figura 7.

Fig. 5. Mega-Float:propuesta determinal decontenedores,izquierda, yplanta deenergíasrenovables,derecha [1].

Fig. 6.Respuestaglobal bajo una cargaconcentradaestática [1].

c) Buque convencional

Carga Concentrada Carga

ConcentradaLongitud Característica

Fuerzas de flotación Fuerzas de flotación

a) VLFS tipo Pontona (Maga-Float)

Pero a la hora de llevarlo a la realidad, se optó

por concebir el MOB como compuesto de varios

módulos del tipo semisubmergible autopropulsados:

• Longitud de cada módulo: 220 a 500 m.

• Manga de cada módulo: 120 a 170 m.

• Número de módulos: 3 a 5.

• Longitud total de los módulos alineados: hasta 2

km.

Estos se conectan/desconectan según las nece-

sidades:

• Tránsito: cuando están en tránsito entre lugares

de operaciones, el módulo es deslastrado y viaja

con las pontonas sobre la superficie como un ca-

tamarán.

• Operación: cuando llega al lugar de operación,

el módulo se deslastra de manera que las ponto-

nas se sumergen por debajo de la superficie de

zona de ola, y por tanto minimizando los movi-

mientos dinámicos inducidos por las olas. Es en-

tonces cuando se unen los módulos.

Otras características:

• Las cubiertas se localizan por encima de la cres-

ta de la ola (la diferencia entre ambas alturas se

denomina Air-Gap), de manera que nunca son

alcanzadas por esta.

• Las columnas proporcionan apoyo estructural y

estabilidad hidrostática contra el vuelco [10].

• La alineación se mantiene a través del uso de

propulsores en posicionamiento dinámico (Dyna-

micPositioning, DP) o bien con conectores, o una

combinación de ambos.

Por tanto, su geometría y funcionamiento es simi-

lar a las unidades semisubmergibles de la industria

petrolífera offshore, como los floteles offshore semi-

submergibles [11). De hecho, una de las propuestas

de MOB, la de AkerMaritime ASA, usó las reglas de la

industria offshore del DNV (DetNorske Veritas) para

su diseño de MOB [12).

El programa MOB terminó en el año 2000 afir-

mando la viabilidad técnica de la idea. Pero en el

año 2001, el InstituteforDefenseAnalyses concluyó

que la estimación de coste de entre 5.000 mill$ a

8.000 mill$ para el MOB (aprox. 1.500 mill$ cada mó-

dulo) era menos efectiva en coste que otras solucio-

nes alternativas como portaviones combinados con

buques de apoyo logístico [10].

3.3. Requerimientos operativos

Estaría diseñado para satisfacer condiciones

operativas y de supervivencia [14]:

• Condiciones operativas: corresponderían a una

altura significativa de ola de aproximadamente

Hs=1,9 metros, y periodos de ola concentrados

de alrededor de 9 segundos (versiones posterio-

res eran todavía más ambiciosas al hablar de

Hs=6, como veremos más adelante).

• Condiciones de supervicencia: Requerirían que

el MOB soportara cargas de olas en el rango de

altura significativa de ola de Hs=16 metros y pe-

riodos en el rango de 20 segundos.



Fig. 7. Ilustraciónconceptual delMobile OffshoreBase [9].

Fig. 8. MOB, Vistaesquemática de lapropuesta real [13].



3.4. Propulsión y sistema de alineación con DP

Como hemos comentado, se emplearía un siste-

ma de posicionamiento dinámico (DynamicPositio-

ning, DP) para mantener los módulos adecuada-

mente orientados entre sí. Se llevaron a cabo algu-

nas pruebas y simulaciones con modelos a escala

en canal de experiencias mostrando un buen fun-

cionamiento de la idea [15][13][16]. Se había desa-

rrollado para tal fin un sistema de control de posicio-

namiento dinámico multi-módulo (Multi-Module Dy-

namicPositioning Control System, MMDPCS). A su vez

estos propulsores servirían para propulsar el módulo

en condición de tránsito.

3.5. Conectores

Junto con el posicionamiento dinámico se desa-

rrollaron también conectores para mantener los mó-

dulos unidos. Más adelante veremos uno de ellos en

una de las propuestas de MOB.

3.6. Sistemas de transferencia de carga

El MOB está también equipado con grúas conte-

nedor y pedestal para levantar cargas hacia/desde

buques atracados a lo largo del MOB. La División de

Sistemas Inteligentes del NationalInstitute of Stan-

dards and Technology establecieron unos requeri-

mientos y necesidades para los futuros desarrollado-

res del concepto MOB con el fin de servir de guía

para el diseño de la transferencia de carga entre el

MOB y los buques de aprovisionamiento [17][18].

3.7. Propuestas

En esos años se han propuesto unos cuantos di-

seños de MOB con el objetivo de bajar los costes,

variando el material (acero, hormigón, o una combi-

nación de ellos) y la forma (barcazas monocasco,

catamarán, semi-submergible). En los siguientes

apartados veremos uno de ellos: el Hybrid Mobile

Offshore Base, por AkerNorwegianContractors AS.

Fig. 9. Simulacionescon tres módulosMOB en el canalde experiencias deBerkeley [15].

Fig. 10. Pruebashidroelásticas encanal paracomprobar losconectores [8].

Fig. 11. Sistema de transferencia de carga(LO/LO) entre un MOB y un buque [17].

MOB

Load ShuttlePlatform

Load Shuttles

En la figura 12 se muestran otras tres propuestas.

3.8. Hybrid Mobile Offshore Base,

por Aker Maritime ASA

El Hybrid Mobile Offshore Base de AkerMaritime ASA1

es un concepto híbrido de MOB compuesto de una ba-

se de hormigón y una superestructura de acero. En es-

tos estudios se describieron dos tipos diferentes de MOB:

a) Un concepto es un tipo semi-submergible con-

sistente en cuatro módulos idénticos. La longi-

tud total es de unos 1.525 m de eslora. Para este

concepto, se investigaron a su vez los siguientes

tipos: 1) tipo muelle, 2) tipo barcaza, 3) tipo bu-

que, 4) tipo catamarán, 5) tipo semi-submergi-

ble.

b) El segundo concepto es una unidad estructural

única consistente en un cuerpo central de hormi-

gón de 890 m de eslora con un cuerpo en voladi-

zo de acero de 317 m a cada extremo. La eslora

total de la unidad es de 1.525 m.



Independent Semisubmersible ModulesBechtel National Inc.

Semisubmersible Modules with Flexible HingesKvaerner Maritime (Seabase Inc.)

Rigidly Connected Semissubmersible ModulesBrown and Root Inc.

Fig. 12. Otraspropuestas deMobile OffshoreBase [10].

(1) AkerMaritime ASA es un proveedor noruego de productos offs-hore, tecnología, y servicios dentro del grupo AkerSolutions

Fig. 13. Los cincoconceptos de MOBestudiados porAkerMaritime ASA[12].

a.1) Tipo Muelle

a.4) Tipo Catamarán

a.2) Tipo Barcaza a.3) Tipo Buque

a.5) Tipo Semi-submegible (column-stabilized)

b) Módulo único con cuerpo en voladizo

Los conceptos a.5) y el b), son conceptos híbri-

dos con hormigón de alta resistencia (highstrength

light weightaggregate concrete, grado LWC60) en

el casco y acero en la superestructura de cubierta.

Se llegó a la conclusión de que la fatiga no es un

problema mayor para un casco de hormigón con

una vida de diseño de 100 años.

Los criterios de diseño que se manejaron du-

rante el proyecto conceptual para establecer la

mejor alternativa fueron los que se reflejan en la

tabla 2.

El concepto a.5) híbrido semi-submergible con

hormigón grado LWC60 (grado de hormigón del tipo

LWAC, light weightaggregate concrete) en el cas-

co y con superestructura de acero fue seleccionado

como el concepto más apropiado, por las siguientes

ventajas.

1) Por la geometría semi-submergible de su casco:

a) Una estructura semi-submergible tiene mejor

comportamiento en el mar que el resto de es-

tructuras [19)(11).

b) El concepto puede optimizarse para tener una

velocidad relativamente alta en calado en

tránsito [11].

2) Por su estructura híbrida:

a) Una superestructura de acero es más ligera

que el hormigón y por tanto más favorable con

respecto al calado y estabilidad hidrostática.

3) Por usar hormigón de alto comportamiento (high-

performance concrete, HPC) de grado LWC60.

Sus ventajas son [20]:

a) Resistencia a la fatiga mayor.

b) Bajocoste de mantenimiento

c) Robustez contra cargas accidentales.

3.8.1. Concepto Semi-submergible

El concepto híbrido seleccionado consiste en

cuatro módulos interconectados en la condición de

operación dando los requeridos 5000 ft (1.525 m) de

longitud de pista de aterrizaje (Tabla 3).



Tamaño mínimo total 1.525 m x 152,5 m.

Calado (en tránsito en aguas someras) 15 m aprox.

Velocidad en tránsito 10 nudos aprox.

Vida de diseño 40 años mínimo

Limítes aceptables para operaciones aéreas de aterrizaje/despegue de aviones Estado de la mar 6; Hs = 6 mMáximo ángulo de cabeceo entre módulos: 1,5% (0.86º)

Límites para condiciones de supervivencia Hs = 15 mResistencia estructural del conjuntoAirgap = 25 m

Tabla 2. Criterios de diseño del MOB.

Características Principales

Eslora 381,0 m

Manga (ancho) al nivel de las cubiertas de acero 152,5 m

Calado durante las operaciones de las aeronaves 36,5 m

Calado en tránsito durante el transporte (auto-propuslado); es decir, sobre las pontonas 15,7 m

Ancho de la pista de aterrizaje/desegue de las aeronaves. 61,0 m

(están situados en un lado de la cubierta superior para permitir el aparacamiento y la carga y descarga por el otro lado)

Potencia de cada uno de los ocho [8] propulsores 6 MW

Velocidad 8-10 nudos

Tabla 3. Características del MOB semisubmergible híbrido.



Otras características:

• Los módulos pueden pasar desde el calado opera-

cional (36,5 m) al calado de tránsito (15,7 m) en 31

horas. La operación inversa lleva 11 horas.

• El área dentro de cada columna circular es un com-

partimento de flotación. El área en las pontonas en-

tre columnas se divide en dos compartimentos. Ello

da adecuada estabilidad hidrostática tanto para si-

tuaciones de estabilidad intacta como por averías.

3.8.1.1. Conectores

El sistema conector entre los cuatro módulos (uno

central y dos laterales) está diseñado para absorber las

fuerzas axiales, los esfuerzos cortantes horizontales y ver-

ticales, así como los momentos de torsión (balanceo).

Sin embargo, se permiten tanto los movimientos de ca-

beceo y guiñada (pitch and yaw). Para reducir las fuer-

zas en los conectores:

• las direcciones de ola están limitadas a +-45º relati-

vos a los ejes axiales del MOB.

• en situaciones fuera de las operativas, con Hs<7,5 m,

los módulos se desconectan de manera que cada

módulo trabaja de forma individual.

Se utilizó una tecnología de acoplamiento de unión

flexible ya probada en el proyecto offshore Troll A del

Mar del Norte: “ball and socket”.

4. Pneumatically Stabilized Platform, PSP

Si queremos crear una VLFS en medio del océa-

no, y según hemos visto anteriormente, necesitamos

un tipo de estructura que atenúe las olas. Los semi-

submergibles son ideales para ello, como en el caso

del MOB. Pero también se están desarrollando otras

ideas y tecnologías. La PneumaticallyStabilizedPlat-

form, PSP, es una de las propuestas más interesantes

de los últmos años.

La PSP, diseñada por FloatIncorporated, FloatInc2

(San Diego, EE.UU.) es un tipo de plataforma com-

puesta por un cierto número de componentes cilín-

dricos empacados en un diseño rectangular para

formar un módulo único. Cada cilindro está sellado

en la parte superior, abierto al mar por su base, y

contiene aire a presión ligeramente superior a la at-

mosférica. El PSP tiene algunas características de

plataforma (puede soportar cargas) y alguna de

rompeolas (atenúa las olas). Está construida en hor-

migón, es muy modular y fácilmente reconfigurable.

4.1. Principio de funcionamiento

La mayoría de las plataformas flotantes adquie-

ren sus fuerzas de flotación al desplazar directamen-

Fig. 14.Concepto MOBhíbrido semi-submergible: 4módulos unidosy 1 móduloúnico.

Fig. 15.Conectorescentral ylaterales, vistaen planta [12].

(2) Float Inc. fue fundada en 1992 en San Diego (California.EE.UU.) para desarrollar la tecnología de la PSP. Sin embargo, haestadoinactivadesde el año 2006.

te el agua con sus cascos. Sin embargo, la PSP utiliza

desplazamiento indirecto: la plataforma descansa en

bolsas de aire atrapado que desplazan el agua; la fuer-

za de flotación primaria está proporcionada por la pre-

sión de aire que actúa en la cara inferior de la cubierta.

El agua en cada cilindro se mueve hacia arriba y hacia

abajo, y la presión de aire en el espacio de aire atrapa-

do cambia. Estos espacios están conectados a través

de líneas y válvulas neumáticas, de manera que estos

cambios de presión provocan el movimiento de aire en-

tre las células. Esto amortigua las olas y distribuye sus fuer-

zas para reducir los picos de carga en la estructura [22].

Si se engancha una turbina de aire a estas líneas, se

convierte en un generador eléctrico undimotriz (de olas).

Este principio se ha estado desarrollando desde

ya hace treinta años para la bomba de agua (wave

pump), y fue publicado por primera vez en 1979 en

la revisa Sunnmørsposten, Noruega [23].

4.2. Construcción y modularidad

El método de construcción básico consiste en

arrojar al agua cada uno de los cilindros individuales

con una losa superior que sirve para ensamblarlos pos-

teriormente entre sí en módulos mayores por medio

de cables post-tensionados. Estos módulos pueden

luego unirse con otros módulos para formar una plata-

forma estructural completa. Esta modularidad es un

aspecto clave del concepto.

4.3. Aplicación

La PSP fue diseñada originalmente para construir

un aeropuerto para San Diego (California) en el

Océano Pacífico, a 3 millas de la costa, que a la vez

sirviera como puerto para buques de gran calado,

siendo conectado por medio de un túnel a la costa.

Sería por tanto un auténtico centro de transporte in-

termodal tierra-mar-aire. Sin embargo, en 2003 se re-

chazó definitivamente por considerarse demasiado

caro, de manera que es todavía una tecnología sin

probar.

Sus autores afirmaban que estos centros inter-

modales flotantes eran la mejor solución en vez de

continuar creando nuevos puertos y aeropuertos

en la costa. Las figuras siguientes muestran dos

propuestas de Float Inc., una de la extensión del

aeropuerto de San Francisco y otra de un puerto

offshore.



Fig. 17. PSP,operación deensamblaje[21].

Fig. 16. Módulode cilindros encanal deensayos ycomponentecilíndrico [21].

HYDRAULICCABLETENSIONS



5. Versabuoy

El sistema Versabuoyes una patente de Versabuoy

International (Urbana-Illinois, EE.UU.). La estructura del

Versabuoy es similar a la forma de una plataforma

offshore tipo Spar. La plataforma es básicamente una

estructura de celosía rígida apoyada en boyas que se

amarran al fondo del mar con líneas tensas (tautmoo-

ring). Las conexiones articuladas entre la estructura y

las boyas permiten rotaciones independientes induci-

das por la acción de las olas [25].

Las plataformas tipo Spar son bastante conoci-

das por su buen comportamiento en movimientos,

sin respuesta prácticamente a las olas. El sistema ha

sido diseñado para fabricación y ensamblaje mo-

dular. Esto permite una facilidad para expandirse

que sería excelente para una VLFS. Sin embargo,

este sistema necesita líneas de fondeo tensas, lo

que significa que está sometida a fuerzas verticales

considerables con las que hay que tratar. Esto no

siempre se consigue de forma exitosa, ni es mucho

menos fácil.

Fig. 19.Disposición

concepto yconexiones

articuladas delVersabouy [25].

Fig. 18.Propuestas deFloat Inc. para

aeropuertoflotante [24] y

puerto offshore[22].

6. Conclusiones y evolución futura de las VLFS

Las VLFS tienen dos ventajas principales sobre las so-

luciones tradicionales para ganar terreno al mar, como

los rellenos, principalmente en cuanto a su coste y su

bajo impacto ambiental:

1) Coste: las opciones flotantes tienen un coste menor

cuando la profundidad del agua empieza a ser

considerable (estudios para diques flotantes [26) lo

estipulan a partir de los 30 m), ya que son fáciles y

rápidas de:

a) construir, de manera que el espacio marítimo se

puede explotar rápidamente.

b) desmantelar, en caso de que el espacio marítimo

sea necesario en un futuro.

c) expandir, al ser sistemas modulares.

2) Impacto ambiental: las VLFS son respetuosas con el

medio ambiente, ya que:

a) No dañan el ecosistema.

b) No interrumpen las corrientes.

c) No se instalan estructuras permanentes sobre el le-

cho marino.

Pero además las VLFS también presentan otras ven-

tajas:

• Las estructuras están protegidas de impactos sísmi-

cos ya que están inherentemente aisladas de la ba-

se.

• No sufren de las diferencias en la consolidación del

terreno.

• La posición con respecto a la superficie del agua es

constante (no se ven afectadas por las mareas) y así

facilitan que pequeños buques y botes puedan

atracar en todo momento.

• Cuando se localizan en aguas costeras proporcio-

nan la oportunidad para otros desarrollos marítimos

alrededor de la estructura, haciéndolos adecuados

para el desarrollo de actividades recreativas y de-

portes acuáticos.

• La posibilidad de crear mega-puertos offshore per-

mitiría el tráfico de buques cada vez mayores, con

los ahorros que supondrían estas economías de es-

cala. A su vez, los puertos más pequeños se bene-

ficiarían de los tráficos que estos buques descar-

garían en los mega-puertos y que se repartirían en

buques más pequeños a puertos mucho más cer-



Procedimiento de fabricación y montaje sencillo y barato. Adecuada solo para condiciones benignas (ensenadas,Tamaño ilimitado (modular). bahías, etc.).Capacidad de carga positiva. Baja movilidad.

Embarque de agua sobre cubierta (efecto “greenwater”).Teoría de “Placa Plana Elástica” sin desarrollar ampliamente.

Movilidad. Capacidad de carga limitada, al ser un semisubmergible.Adecuada para todo tipo de aguas: Movimientos internos amplios: peligro de fatiga de la estructura.—aguas profundas y someras. Tecnología de conectores en fase experimental.—condiciones benignas y duras Costes de construcción y operación elevados.

(buen comportamiento en el mar).

Procedimiento de fabricación y montaje sencillo y barato, Tecnología experimental en sus principios más básicos: el deaunque no tanto como el Mega-Float. desplazamiento indirecto.Adecuada para todo tipo de aguas, aunque no tan duras Tecnología de unión con tensores requiere un amplio desarrollocomo el MOB. y estudio.Tamaño ilimitado (modular). Baja movilidad.Mantenimiento bajo o casi nulo.

Gran reducción en los movimientos inducidos por olas Grandes fuerzas verticales.Posibilidad de expansión Sistema de fondeo de las líneas complicado.Sistema y ensamblaje modular Sin movilidad.

Tecnología experimental.Ve

rsa

buo

yPS

PM

eg

a-F

oa

tM

ob

ile O

ffsho

reBa

se (

MO

B)

Tabla 4. Ventajas y desventajas de diferentes VLFS.

Ventajas Desventajas



ca de su destino final, incrementando así el short-

sea-shipping.

Resumimos en la tabla 4 las ventajas y desventajas

de cada una de las VLFS que hemos visto.

Una de las conclusiones más importantes de este es-

tudio, es observar cómo la opción de un concepto

semisubmergible hecho en hormigón supone la opción

más ventajosa frente a otras opciones (el MOB híbrido

de AkerMaritime ASA). Sin duda estas dos ideas, “semi-

submergible” y “hormigón”, serán las que en el futuro

prevalezcan a la hora de concebir estructuras para col-

onizar el océano.

En cuanto a la reglamentación, todavía queda un

asunto sin resolver referente a si una VLFS es caracteriza-

da como un buque, una instalación offshore, o algo

más. Dicha determinación dependerá de los distintos

estamentos reguladores internacionales, particularmen-

te de aquellos involucrados en el cumplimiento de re-

gulaciones ambientales y marítimas como la OMI, junto

con la naturaleza de la propiedad y la misión de la pro-

pia VLFS.

Entendemos que en la medida que aumenten los

costes de instalaciones en tierra y la sensibilización por la

protección de las costas, la opción de instalaciones lo-

gísticas flotantes (puertos y aeropuertos) se hará cada

día más interesantes. Y es por ello que en el siglo XXI se-

guramente veamos importantes desarrollos en este

campo, quizás con las soluciones vistas anteriormente o

bien con conceptos totalmente distintos que aún estu-

vieran por desarrollar.

Pudiera ser esta incluso una solución para nuestras

costas españolas, si queremos que estas puedan seguir

desarrollándose de una forma sostenible y respetuosa

con el medioambiente, sin tener que renunciar por ello

a las riquezas que estas nos proporcionan. u

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