Estructura flotante de gran tamaño

Las estructuras flotantes de gran tamaño (VLFS) o plataformas flotantes de gran tamaño (VLFP) son islas artificiales que pueden construirse para crear aeropuertos flotantes, puentes, rompeolas, muelles y diques, instalaciones de almacenamiento (para petróleo y gas natural), plantas de energía eólica y solar, con fines militares, para crear espacio industrial, bases de emergencia, instalaciones de entretenimiento (como casinos), parques recreativos, estructuras móviles en alta mar e incluso para vivienda. Actualmente, se han propuesto varios conceptos diferentes para construir ciudades flotantes o grandes complejos habitacionales. Algunas unidades se han construido y están actualmente en funcionamiento.

Las estructuras flotantes ofrecen varias ventajas sobre las estructuras más permanentes que pueden extenderse desde la costa hasta aguas abiertas:

• no dañan el ecosistema marino;
• no causan la deposición de silencia en los puertos profundos;
• no interrumpen las corrientes oceánicas;
• son fáciles de construir, ya que gran parte de la construcción se termina en tierra;
• la instalación es rápida;
• son inmunes al shock sísmico.

Las VLFS se diferencian de las embarcaciones en que la mayor parte o la totalidad de la superficie utilizable es la superficie superior en lugar de las áreas internas (de bodega). Por lo tanto, una VLFS útil cubrirá un área significativa. Puede construirse uniendo la cantidad necesaria de unidades flotantes. El diseño de la estructura flotante debe cumplir con los requisitos de seguridad y resistencia, las condiciones de operación, etc. Se pueden utilizar acero, hormigón (pretensado o híbrido reforzado) o materiales compuestos de acero y hormigón para construir la estructura flotante. El movimiento de la estructura flotante debido a la acción del viento o las olas debe neutralizarse sustancialmente para garantizar la seguridad de las personas y las instalaciones en una VLFS y permitir actividades útiles. Las VLFS deben estar amarradas de forma segura al lecho marino.

Los diseños actuales de VLFS se dividen en dos categorías: semisumergibles y pontones.

El VLFS de tipo semisumergible tiene una plataforma elevada sobre el nivel del mar mediante tubos de columna; es más adecuado para su despliegue en alta mar con grandes olas. En mar abierto, donde las olas son relativamente grandes, el VLFS semisumergible minimiza los efectos de las olas al tiempo que mantiene una fuerza de flotación constante. Los tipos semisumergibles se utilizan para la exploración petrolera en aguas profundas. Se fijan en su lugar mediante tubos de columna, pilotes u otros sistemas de arriostramiento.

La plataforma VLFS de tipo pontón reposa sobre la superficie del agua y está destinada a ser desplegada en aguas tranquilas como una cala, una laguna o un puerto. Su elemento básico es una estructura de caja simple; por lo general ofrece una alta estabilidad, un bajo costo de fabricación y un fácil mantenimiento y reparación. El tipo pontón se sustenta por su flotabilidad en la superficie del mar. El tipo pontón es flexible en comparación con otros tipos de estructuras marinas, de modo que las deformaciones elásticas son más importantes que sus movimientos de cuerpo rígido. Por lo tanto, el análisis hidroelástico es primordial en el diseño de la VLFS de tipo pontón. Junto con el movimiento de la estructura flotante, se debe estudiar la respuesta de la estructura a las olas del agua y el impacto en todo el dominio del fluido.

Las estructuras flotantes de gran tamaño de tipo pontón también se conocen en la literatura como estructuras flotantes de gran tamaño de tipo estera debido a su pequeño calado en relación con las dimensiones de longitud. Las estructuras flotantes de gran tamaño de tipo pontón se denominan a menudo "megaflotadores". Por regla general, el megaflotador es una estructura flotante que tiene al menos una dimensión de longitud superior a 60 metros (200 pies). Las estructuras flotantes horizontales grandes pueden tener de 500 a 5.000 metros (1.600 a 16.400 pies) de longitud y de 100 a 1.000 metros (330 a 3.280 pies) de ancho, con un espesor típico de 2 a 10 metros (6,6 a 32,8 pies).

Se han ideado muchas estructuras flotantes de gran tamaño, entre ellas un campo de golf, una granja y complejos habitables de larga duración (seasteading).

Algunas de las grandes estructuras flotantes que se han construido incluyen aeropuertos flotantes y plataformas de aterrizaje flotantes para el retorno de cohetes.

Entre 1998 y 1999 se construyó en la bahía de Tokio un prototipo de aeropuerto flotante de un kilómetro de longitud, concebido principalmente como vehículo de prueba para investigar las cargas y las respuestas de este tipo de instalaciones. Este proyecto se sustituyó por un proyecto de estudio para proporcionar información más precisa sobre una pista flotante propuesta en el Aeropuerto Internacional de Kansai, que no se construyó (en su lugar se construyó una isla artificial para sostener la pista). Sin embargo, la elección de construir un aeropuerto sobre dos islas compuestas de relleno de arena ha provocado que el Aeropuerto de Kansai se hunda varios centímetros por año. (https://www.smithsonianmag.com/air-space-magazine/how-to-save-a-sinking-airport-180968985/)

En la década de 2010, SpaceX contrató a un astillero de Luisiana para construir una plataforma de aterrizaje flotante para vehículos de lanzamiento orbital reutilizables. La plataforma tenía una superficie de aterrizaje de aproximadamente 90 por 50 metros (300 pies × 160 pies) y era capaz de posicionarse con precisión con propulsores azimutales propulsados por diésel para que la plataforma pudiera mantener su posición para el aterrizaje del vehículo de lanzamiento. Esta plataforma se implementó por primera vez en enero de 2015, cuando SpaceX intentó una prueba de vuelo de descenso controlado para aterrizar la primera etapa del vuelo 14 del Falcon 9 en una superficie sólida después de que se usara para elevar una carga útil contraída hacia la órbita terrestre. La plataforma utiliza información de posición GPS para navegar y mantener su posición precisa. La envergadura de la pata de aterrizaje del cohete es de 18 m (60 pies) y no solo debe aterrizar dentro de la cubierta de la barcaza de 52 m (170 pies) de ancho, sino que también debe lidiar con las olas del océano y los errores del GPS. Elon Musk, director ejecutivo de SpaceX, mostró por primera vez una fotografía de la "nave espacial autónoma no tripulada" en noviembre de 2014. La nave está diseñada para mantener su posición con una precisión de 3 metros (9,8 pies), incluso en condiciones de tormenta.

El 8 de abril de 2016, la primera etapa del cohete que lanzó la nave espacial Dragon CRS-8 aterrizó con éxito en la nave no tripulada bautizada como Of Course I Still Love You, el primer aterrizaje exitoso de un cohete propulsor en una plataforma flotante.

A partir de 2018, Blue Origin tiene la intención de hacer que los propulsores de la primera etapa de New Glenn sean reutilizables y recuperar los propulsores lanzados en el océano Atlántico mediante un barco que está en movimiento y actúa como una plataforma de aterrizaje móvil flotante. El barco estabilizado hidrodinámicamente aumenta la probabilidad de una recuperación exitosa en mares agitados.

Se ha patentado un concepto de barcaza flotante para estacionamiento de automóviles con lados en ángulo para desviar la cizalladura del viento.

La planta flotante de GNL de Shell se construyó para procesar y licuar el gas natural en alta mar para su transporte y almacenamiento. El proyecto de Shell tenía previsto comenzar a procesar gas en 2016. En diciembre de 2018, Shell anunció que se habían abierto los pozos y que la planta estaba lista para comenzar la fase inicial de producción. En junio de 2019, alcanzó un hito importante al enviar su primer cargamento de gas natural licuado a clientes en Asia.

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• Hydroelastic Analysis of Very Large Floating Structures, A.I. Andrianov, PhD thesis, Delft University of Technology, 2005
• Clover, Charles (14 de agosto de 2015). "Proyecto de fortaleza flotante de lanzamiento chino". ft.com. Retrieved 15 de agosto 2015.