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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). miguel.lamas@udc.esLuis Manuel Carral Couce. Dr. Ingeniero Naval y OceánicoEspecialista en Derecho Marítimo y Administración Portuaria. E.P.S. Ferrol. Universidade da Coruña (UDC). Ferrol (España). lcarral@udc.es
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.
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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.
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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)
Lamas, M., Carral, L.M.
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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
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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].
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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.
Lamas, M., Carral, L.M.
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Fig. 7. Ilustraciónconceptual delMobile OffshoreBase [9].
Fig. 8. MOB, Vistaesquemática de lapropuesta real [13].
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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.
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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).
Lamas, M., Carral, L.M.
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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.
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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.
Very Large Floating Structures (VLFS). Puertos y aeropuertos flotantes
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Fig. 17. PSP,operación deensamblaje[21].
Fig. 16. Módulode cilindros encanal deensayos ycomponentecilíndrico [21].
HYDRAULICCABLETENSIONS
Lamas, M., Carral, L.M.
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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-
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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
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ffsho
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MO
B)
Tabla 4. Ventajas y desventajas de diferentes VLFS.
Ventajas Desventajas
Lamas, M., Carral, L.M.
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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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