Diseño de las cimentaciones de un aerogenerador marino para soportar cargas de fatiga

Abstract

En este proyecto se llevará a cabo un análisis de fatiga sobre las cimentaciones de un modelo de aerogenerador marino. El objetivo del análisis es predecir el daño acumulado en las cimentaciones durante la vida útil del aerogenerador. En primer lugar, se calcularán las cargas más importantes que contribuyen a la fatiga de las cimentaciones. Se analizarán las cargas debidas al viento, al oleaje y a desequilibrios en el rotor. Después, se trasladarán las cargas a las cimentaciones y se calculará el estado tensional sobre su punto crítico a lo largo del tiempo. Para encontrar el punto crítico de la cimentación, se realizará un análisis de mecánica de suelos. A continuación, se aplicarán técnicas de fatiga sobre el estado tensional de las cimentaciones. Se aplicarán tres modelos de fatiga distintos con el objetivo de predecir el daño acumulado a lo largo del tiempo. Se aplicará el modelo clásico utilizado generalmente en la industria (modelo determinista de acumulación lineal de daño) y dos modelos avanzados (un modelo determinista de predicción de propagación de grietas y un modelo probabilístico basado en cadenas de Markov). Por último, se realizará un análisis de fatiga en las cimentaciones cuyo objetivo es lograr un diseño óptimo de las mismas.

In this project, a fatigue analysis of the foundations of an offshore wind turbine model will be carried out. The objective of the analysis is to predict the damage accumulated in the foundations during the lifetime of the wind turbine. First, the most important loads contributing to foundation fatigue will be calculated. The loads due to wind, wave and rotor unbalance will be analyzed. Then, the loads will be transferred to the foundations and the stress state over their critical point will be calculated over time. To find the critical point of the foundation, a soil mechanics analysis will be performed. Then, fatigue techniques will be applied on the stress state of the foundations. Three different fatigue models will be applied in order to predict the accumulated damage over time. The classical model generally used in the industry (deterministic linear damage accumulation model) and two advanced models (a deterministic crack propagation prediction model and a probabilistic model based on Markov chains) will be applied. Finally, a fatigue analysis of the foundations will be carried out with the objective of achieving an optimal design of the foundations.