Identificación de la influencia de las variaciones convectivas en la generación de cargas transitorias y su efecto hidromecánico en las estructuras offshore
Problemáticas:
se necesita en el mundo cada vez mas energia eléctrica.
En presencia del fenómeno del niño colombia a estado al borde de una crisis energética . (1991-1992 ;2002-2003 ; 2015 , 2016)
en colombia la ley 1715 de 2014 , articulo 5 numeral 9 promueve el desarrollo de las fuentes no convencionales de energía renovable como la energia proveniente de las mareas .
Pero colombia carece de personal formado en el área del conocimiento de la búsqueda , extracción y conducción de la energía, ya que se necesita conocer :
analisis de la oceanografia de la zona
tipo de estructura : Flotante o cimentada
interaccion flujo y estructura
respuesta estática ante el oleaje vientos y corrientes
normativa muy limitada sobre las turbinas offshore
estudios necesarios (desarrollo computacional) para el modelo hidrodinámico en aguas intermedias :
POLCOMS: Resuelve las ecuaciones tridimensionales primitivas en coordenadas polares y soluciona las ecuaciones de bouussinesq para fluidos hidrostática e incompresibles mediante componentes barotropicos o baroclinicos.
WAM: Es un modelo de oleaje de 3ra generación el cual resuelve ecuaciones de acción de balance y de balance de energía.cuantifica las velocidades en un campo bidireccional aportando asi esfuerzos cortantes al modelo
investigadores:
BROWN empleo un modelo acoplado POLCOMS-WAM que es valorado e in situ , logrando la obtención de modelos con retrospectiva de eventos de tormenta sobre la zona de estudio.
Fossati y Piedra-cueva emplearon el modelo delf·D para caracterizar la hidrodinámica de una zona costera mediante el escalamiento espacial
Delft·D es un suite de modelado 3D que investiga la hidrodinámica , el transporte de sedimentos , morfología y calidad del agua para entornos fluviales estuarinos y costeros
Benetazzo analizaron el efecto del oleaje sobre las corrientes del golfo de venecia acoplando modelos ROMS y SwAN , donde el modelo ROMS apoya al modelo SWAN la información de corrientes para que SWAN simule la hidrodinámica local.
experimentos que aportaron a la interacción Ola-corriente . determinando las fuerzas generadas por las condiciones hidrodinamicas durante eventos de oleaje
XIAO : Estudiaron las fuerzas causadas por interaccion de una ola-corriente propagando una ola solitaria de 10 m de profundidad hasta impactar un cilindro horizontal. donde se mostró que la fuerzas hidrodinámicas son mayores que la suma de fuerzas generada de manera independiente por la ola o corriente .
Kemp y Simons umeyama realizó varios ensayos en un canal de olas midiendo y analizando la turbulencia durante la propagación de olas con corriente en la misma dirección y en dirección opuesta variando valores de altura y periodo.
Junwoo choi emplearon el modelo tipo boussinesq para estudiar la hidrodinámica en la zona de rotura bajo el efecto de un ambiente de oleaje multidimensional
investigaciones para el prediseño de estructuras monolíticas offshore:
Shirzadeh : estimaron el comportamiento estructural de una turbina de viento offshore monopile , mediante modelación numérica hidrodinámica y estructural.
Natatrajan estudio la hidrodinámica de oleaje irregular sobre la dinámica estructural de una turbina de viento offshore ubicada a 35 m de profundidad.(empleo la ecuación de moorison , donde la velocidad fue calculada mediante stokes de segundo orden.
Kai et al estudiaron la capacidad estructural de una turbina de viento ante cargas hidrodinámicas externas
Mayilvahanan et al basándose en trabajos previos efectuan cálculos de las fuerzas mediante morrison considerando la aproximación del oleaje no lineal. investigando el impacto flujo por overtopping producido por sobreelevación del oleaje en rompiente con un muro
estructuras offshore : obra de ingenieria en el oceano sin coneccion constante hacia tierra firme
tipos de cimentación : según su las características de estudio (suelo, mareas, oleaje viento y corrientes)
al estar en el océano necesitan grandes desarrollos en el aspecto de la corrosión , dinámica de la turbina ,control y materiales
haritos subdividió el análisis hidromecánico en : Hidrodinámica , dinámica estructural , técnicas avanzadas de análisis estructural y estadística de valores extremos
la metodologia tradicional en estructuras se basa con la norma Recommenended practice for planning(Estados unidos), Designing and constructing fixed offshore platforms working stress Design, DNV-OS-J101
(Europa)
para calculos de diseño de turbinas las normas son : IEC-TC88 , Germanische Lloyd y DNN-Riso
fijas : 10m -50m
gravedad : torre monolítica construida en concreto que con su propio peso evita torsion o volcamiento
pilotes : cimentación compuesta articulada que garantizan estabilidad. por recibir fuerzas mas fuertes que causaron un volcamiento en un monolito
flotantes : ... mayores a 50 m... su estabilidad dependerá de la forma y tipo de flotabilidad. la posicion de los cables dependerá de la hidrodinámica de la zona
Proceso de diseño de turbinas fijas
determinación del potencial eólico
estudio oceanometereologico
estudio de la hidrodinámica local. (corrientes olas ,mareas )
estudio de la hidromecánica(flujo-estructura , cargas estabilidad y fatiga)
selección del tipo de turbina
análisis de elementos estructurales y selección de materiales
análisis mecánico del suelo y diseño de cimentacion
optimización o revisión de de diseños según análisis de eficiencia
Se estudia el movimiento de los liquidos
de la zona para asi conocer las fuerzas que actuan predominantemente Hidromecánica 
la dinámica estructural de una estructura flotante es mayor que una estructura monolítica. generando cargas de tipo cíclico , estacionario o transitorio 
Fuerzas hidrostáticas están dadas por la altura de la ola , periodo y profundidad . teniendo en cuenta que si el flujo de campo es homogéneo o predomina una dirección tendrá un punto de estancamiento y las velocidades tangenciales serán igual a cero en el eje x
ecuación de Morison ! 
Cargas de oleaje : se caracterizan por presentar una altura , un periodo pico y una potencia espectral. las cuales representan la distribución de energía en un rango de frecuencias y direcciones
cargas SEA (oleaje en desarrollo) : es producido con los oleajes donde alcanzan alturas y periodos angulares
oleaje SWELL( oleaje desarrollado) : se genera con los vientos alcanzando altura y periodos de oleaje angular
Cargas impulsivas :impacto de ola :estas son cargas de poca frecuencia con gran amplitud de energía. generadas durante el impacto directo. 
Presión de impacto : es generada al rompimiento de la ola . 
vibraciones libres sin amortiguamiento : es una condición critica donde la carga no es disipada. 
las sumas de las fuerzas externas que actuan sobre un cuerpo y las fuerzas de inercia forman un sistema de fuerzas en equilibrio dinamico 
Desplazamiento sin amortiguamiento esta dado por : 
.
Wc frecuencia natural de la carga y Y la fase de carga de oleaje. 
Vibraciones libres con amortiguamiento : la estructura se desplazara proporcionalmente a la disipacion. 
existiendo 3 casos con el coeficiente de amortiguamiento :
caso 1 :
coeficiente 1 y 2 son iguales siendo un sistema critico (vibracion libre)
caso 2:
si los coeficientes son iguales y reales . mes sobre amortiguado
caso 3 :
si son diferentes reales o imaginarios , el sistema es sub amortiguado
Vibraciones armonicas con amortiguamiento viscoso ;
las cargas armonicas pueden generar una respuesta estructural con decaimiento de su magnitud en el tiempo debido a un amortiguamiento viscoso.
se graficaron los registros de aceleracion estructural medidos por consuegra.
metodo de ancho de banda del espectro de potencia
permite la relación entre la amplitud del desplazamiento oscilatorio y las deformaciones-deflexión por carga estática
Factor de amplificación dinámica
es la relación entre el desplazamiento estático y el modulo de la respuesta dinamica
Cargas dinámicas generales
son las fuerzas que provocan una aceleración de la masa de la estructura. compuesta por una sucecion de fuerzas impulsivas
espectro de respuesta
es la representación de las respuestas máximas de aceleraciones ,velocidades o desplazamientos
Adaptación del modelo espectral:
herramienta ideal para la generación de cargas dinámicas en el análisis hidromecánica de estructuras offshore
Optimización de modelos paramétricos de oleaje::
Técnicas de asimilación , identificación y modelamiento de variables atmosféricas: metodología necesaria para analizar y predecir las variables atmosféricas con modelamiento de alta resolución con largo alcance temporal
Es necesario en un modelo:
-registros del tiempo de los vientos superficiales
-registro de cuantificación de la fuerza aerodinámica
-registros climatológicos inmediatos , corto plazo y largo plazo
Amjady
Blonbou
Zhao
Lydia
Empleo un modelo RNN para predecir el viento durante varios días usando 1176 registros de viento horario mediante un algoritmo de evolución diferencial con un operador de cruzamiento.
para la prediccion de velocidad de viento a corto plazo con 600 muestras con 30 minutos de intervalo de tiempo, donde uso algoritmos de descomposición secundario y descomposicion de de ondas pa hallar los modos naturales
sistema híbrido para el pronostico de 4 dias acoplando de un modelo climático a un novedoso esquema llamado Fuzzy System
se modela la velocidad de viento superficial hasta una hora mediante un modelo lineal autorregresivo tipo ARMAX
IDENTIFICACIÓN DE VARIABILIDAD CLIMÁTICA MEDIANTE ANÁLISIS DE COMPONENTES PRINCIPALES
IDENTIFICACION DE VARIABLIDAD CLIMATICA MEDIANTE ANALISIS FOURIER
MODELAMIENTO DE PARÁMETROS ATMOSFÉRICOS MEDIANTE REDES
ASIMILACIÓN DE INFORMACIÓN CLIMÁTICA
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