Tipos de estructuras y plataformas offshore

Hola de nuevo lector! Ni estaba muerto, ni estaba de parranda… La verdad es que ha sido un enero realmente largo: exámenes, catarro… pero en fin no estamos aquí para hablar de mi. Hehe. Hoy te quiero hablar sobre los principales tipos de estructuras usadas en plataformas offshore. 

Como te imaginarás, la reducción de las reservas del petróleo y gas tanto en tierra como en mar a profundidades reducidas ha obligado a los ingenieros de todo el mundo a desarrollar nuevas tipologías estructurales y avances tecnológicos que han permitido salvar mayores profundidades y aprovechar esas reservas totalmente inaccesibles hasta no hace mucho.

Estas plataformas en aguas profundas, conocidas como plataformas offshore, carecen de acceso directo desde tierra firme, permaneciendo inmóviles dentro de la gran masa azul gracias a distintas técnicas, en muchos casos soluciones únicas y concretas, y soportando todo tipo de inclemencias meteoceanicas.

Estructuras directas o fijas

En primer lugar, las estructuras directas o fijas son quizás las más “sencillas” de entender a priori. Se tratan de plataformas que descansan directamente sobre el lecho marino, quedando fijas. Como en muchos otras infraestructuras, existen distintas formas de abordarlas, y la elección de una dependerá de cada caso concreto, siendo la profundidad uno de los criterios más decisivos.

Estructuras de Gravedad (GBS)

Se tratan de estructuras de soporte que se mantienen fijas en su lugar de colocación gracias a su propio peso. Generalmente están construidas de hormigón reforzado con acero que contiene una serie de células o espacios libres internos que permiten controlar la flotación (o boyancia) hasta su lugar de colocación.

Sin embargo, estas estructuras no suelen ser empleadas en profundidades superiores a 300 metros, por razones yo creo que obvias, aunque siempre hay excepciones. Un ejemplo es la gran plataforma Troll A en Noruega, con una profundidad de 472 metros, en la que las condiciones extremas del Mar del Norte en el que se encuentra han obligado a descartar soluciones mucho mejores a primera vista.

Aquí tienes muchos ejemplos de estructuras GBS, distintas soluciones a distintas profundidades. Las plataformas  Heldrun y Troll B son TLP’s (que tienes más abajo) pero ponen en manifiesto el orden de magnitud de las profundidades que alcanzan una y otra solución.

Además, te dejo un video en el que se esquematiza el proceso de colocación de la plataforma GBS Troll A y como se juega con la flotabilidad de la estructura en cada una de las fases de su construcción.

Jackets o estructura en celosía

Hablar de Jackets es hablar de pilotes. Su nombre se debe a que generalmente la estructura sirve de recubrimiento y guía de los cuatro pilotes que la fijan en el fondo, quedando en su interior. Sin embargo, cuando la profundidad es muy elevada, los pilotes se colocan por el exterior, unidos a la estructura en su parte inferior, y clavados mediante martillos submarinos. De esta manera se logra evitar longitudes de pilote excesivas, con el consiguiente ahorro económico.

Piensa que si la estructura tiene una altura de 400 metros, los pilotes podrías llegar a alcanzar unos 430 metros, de los cuales solo 30 serían efectivos.

El gran tamaño de estas estructuras, empleadas en profundidades de hasta 500 metros, hace imposible usar una grúa sobre pontona para su colocación, por lo que la forma de colocarlas consiste en soltarlas y controlar su hundimiento hasta que quedan perfectamente alineadas con una “plantilla” replanteada en el fondo.

Aquí tienes un vídeo muy completo en el que se ve el proceso de traslado y colocación del Jacket y del hincado de los pilotes a través de las patas de la estructura. Créeme que te va a sorprender. 😉

Estructura flexible o Compliant Tower

Este ultimo tipo de estructura directa consiste en una torre en celosía flexible apoyada sobre la cimentación a gran profundidad. Están diseñadas de forma que son capaces de soportar importantes fuerzas y flexiones laterales y el empleo de elementos flexibles reduce la resonancia y la amplitud de las fuerzas ondulatorias del oleaje.

Están pensadas para profundidades de entre 350 y 900 metros, aunque actualmente la estructura flexible más profunda es la torre Chevron Petronius en aguas de 535 metros de profundidad.

Estructuras o soportes flotantes

Como te puedes imaginar, este tipo de estructuras se aprovechan del ya conocido por todos principio de Arquímedes para mantenerse sobre la superficie del agua, flotando. Sin embargo, podemos distinguir dos tipos distintos de soportes flotantes de acuerdo a su boyancia.

Soportes con boyancia neutra

Se dice que un flotador está en boyancia neutra cuando éste se mantiene en equilibrio únicamente gracias a su peso y al empuje que ejerce el agua sobre él, es decir, se mantiene suspendida. En este tipo de soportes, los anclajes tiene como único objetivo mantener estática la posición de la estructura en el tiempo. Dentro de este tipo destacan las estructuras SPAR y semisumergibles.

Los soportes flotantes SPAR son frecuentemente usados en aguas muy profundas. Tienen un gran contrapeso en la parte inferior y no dependen del amarre para mantenerse en posición vertical. Además tienen la capacidad de moverse horizontalmente, gracias al ajuste de las tensiones de línea de amarre, lo que les permite posicionarse sobre pozos a cierta distancia de la ubicación principal plataforma. Existen tres tipos principales de soportes SPAR: Classic, Truss y Cell.

También existen estructuras semisumergibles que flotan gracias a la flotabilidad de las columnas y pontones situados bajo el agua y el peso suficiente para mantener la estructura en posición vertical. Este tipo de plataformas tienen la peculiaridad de que se pueden mover de un lugar a otro y se pueden lastrar hacia arriba o hacia abajo mediante la alteración de la cantidad de inundaciones en los tanques de flotación.

Soportes con boyancia positiva.

Estos soportes, a diferencia de los anteriores, saldrían disparados hacia arriba si desapareciesen los anclajes. Por tanto, los anclajes no solo fijan la posición del soporte si no que juegan un papel fundamental en el equilibrio de la plataforma.

Las principales estructuras offshore que hacen uso de esta técnica son las conocidas como “Tension Leg Platforms” o, simplemente, TLPs. Se tratan de soportes flotantes anclados verticalmente usados en profundidades de entre 300 y 1500 metros. De este modo la plataforma queda permanentemente anclada mediante ataduras y grupos de cables (“tension leg”) en las esquinas de la estructura. Este diseño tiene la ventaja de que dichos cables poseen una alta resistencia al esfuerzo axil y una muy baja flexibilidad, lo que garantiza que el soporte no sufra movimientos en la dirección vertical.

Un caso especial: las plataformas Jack-Up

Se trata de plataformas de perforación móvil que, como su nombre indica, pueden elevarse por encima del nivel del mar, gracias a unos pilares que se pueden bajar. Estas unidades de perforación se utilizan normalmente en profundidades de hasta 120 metros, aunque algunos diseños pueden ir hasta los 170 m de profundidad. Su diseño les permite moverse de un lugar a otro para posteriormente anclarse mediante el despliegue de las patas hasta el fondo del océano mediante un sistema de cremallera y piñón diferencial en cada pilar.

Te dejo un último vídeo con su funcionamiento… y te pido perdón de antemano por la musiquilla… Haha 😛

Pues  con todo esto yo creo que ya te puedes hacer una idea de la gran cantidad de soluciones que existen. Aunque he decidido centrarme en soluciones adoptadas a la extracción de petroleo y gas, muchas son similares a menor escala en eólica marina offshore. Pero eso ya es tema para otro día.

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