Comparación de curvas S-N de estándares internacionales de diseño de fatiga para una mejor comprensión de la operación a largo plazo de las fundaciones soldadas de turbinas eólicas marinas
Autores: Della Santa, Federico; Zorzi, Gianluca; Mehmanparast, Ali
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Comparación de curvas S-N de estándares internacionales de diseño de fatiga para una mejor comprensión de la operación a largo plazo de las fundaciones soldadas de turbinas eólicas marinas
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía eólica
Palabras clave
Fatiga
Monopilotes
Turbinas eólicas marinas
Placas de acero
Fatiga de ultraciclo
Efecto de grosor
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
La fatiga plantea desafíos significativos para la integridad estructural de los monopilotes, el tipo de fundación más común para turbinas eólicas marinas. Estas estructuras suelen fabricarse enrollando y soldando grandes placas de acero. Las turbinas eólicas marinas están diseñadas típicamente para operar durante 20 años o más, por lo que el número de ciclos hasta el fallo que estas estructuras deben soportar se encuentra en el llamado régimen de fatiga de ultraltos ciclos (UHCF). Además, debido a que en los últimos años ha habido un aumento continuo en el tamaño de los monopilotes, la reducción de la vida útil por la utilización de placas de acero más gruesas juega un papel importante (es decir, efecto de grosor o tamaño). Diferentes regiones del mundo aplican códigos distintos para garantizar que las estructuras marinas puedan soportar daños por fatiga, pero la mayoría de ellos están diseñados para el régimen de fatiga de altos ciclos (HCF). Este documento busca comparar una selección de estos códigos, destacando tanto las diferencias como las similitudes, al tiempo que cuestiona su idoneidad en el régimen de UHCF y para estructuras mucho más gruesas (en comparación con los valores de grosor de referencia reportados en las normas). Al hacerlo, pretende contribuir a los esfuerzos en curso para optimizar la eficiencia de la evaluación de la vida útil por fatiga de las infraestructuras eólicas marinas. El enfoque de este estudio está en las soldaduras a tope transversales de doble V y sus curvas S-N en aire y agua de mar (con y sin protección catódica), mientras que las normas analizadas son las proporcionadas por Det Norske Veritas (DNV-RP-C203-2021), la British Standards Institution (BS 7608, incluyendo las enmiendas de 2015) y la Unión Europea (EN 1993-1-9, actualizada en 2005). Los resultados se han discutido en términos del nivel de conservadurismo que cada una de estas normas ofrece e identificando las áreas para futuras investigaciones que permitan vidas útiles extendidas en las fundaciones de monopilotes eólicos marinos actuales y futuras.
Descripción
La fatiga plantea desafíos significativos para la integridad estructural de los monopilotes, el tipo de fundación más común para turbinas eólicas marinas. Estas estructuras suelen fabricarse enrollando y soldando grandes placas de acero. Las turbinas eólicas marinas están diseñadas típicamente para operar durante 20 años o más, por lo que el número de ciclos hasta el fallo que estas estructuras deben soportar se encuentra en el llamado régimen de fatiga de ultraltos ciclos (UHCF). Además, debido a que en los últimos años ha habido un aumento continuo en el tamaño de los monopilotes, la reducción de la vida útil por la utilización de placas de acero más gruesas juega un papel importante (es decir, efecto de grosor o tamaño). Diferentes regiones del mundo aplican códigos distintos para garantizar que las estructuras marinas puedan soportar daños por fatiga, pero la mayoría de ellos están diseñados para el régimen de fatiga de altos ciclos (HCF). Este documento busca comparar una selección de estos códigos, destacando tanto las diferencias como las similitudes, al tiempo que cuestiona su idoneidad en el régimen de UHCF y para estructuras mucho más gruesas (en comparación con los valores de grosor de referencia reportados en las normas). Al hacerlo, pretende contribuir a los esfuerzos en curso para optimizar la eficiencia de la evaluación de la vida útil por fatiga de las infraestructuras eólicas marinas. El enfoque de este estudio está en las soldaduras a tope transversales de doble V y sus curvas S-N en aire y agua de mar (con y sin protección catódica), mientras que las normas analizadas son las proporcionadas por Det Norske Veritas (DNV-RP-C203-2021), la British Standards Institution (BS 7608, incluyendo las enmiendas de 2015) y la Unión Europea (EN 1993-1-9, actualizada en 2005). Los resultados se han discutido en términos del nivel de conservadurismo que cada una de estas normas ofrece e identificando las áreas para futuras investigaciones que permitan vidas útiles extendidas en las fundaciones de monopilotes eólicos marinos actuales y futuras.