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Ingeniería y construcción optimizada de proyectos solares y eólicos

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Ingeniería y construcción optimizada de proyectos solares y eólicos

Las evaluaciones inadecuadas de posibles sitios para desarrollo de proyectos tanto solares como eólicos, pueden llevar a obtener instalaciones sobredimensionadas e innecesariamente costosas. De igual forma, pueden conducir a diversos problemas constructivos y de operación que pueden impactar directamente en la vida útil de un proyecto.

La instalación mecánica está normalmente controlada por los fabricantes de cada tecnología, bien sean turbinas eólicas o paneles solares; esta actividad estará controlada por altos estándares de calidad y con procesos regularizados. La instalación eléctrica estará regida por los códigos de diseño y construcción locales y para su ejecución se usarán firmas reconocidas en el ámbito local. La debilidad de la implantación de un proyecto generalmente estará controlada por la ubicación y por los aspectos físicos y ambientales del sitio. En muchos casos no se le da la importancia suficiente a todos los estudios pre constructivos que deben realizarse para obtener los parámetros principales de diseño, como por ejemplo los estudios geotécnicos, hidrológicos, análisis de cargas de vientos, etc.

A nivel de obras civiles la base o el corazón tanto de las turbinas eólicas como de paneles solares está conformada por sus cimentaciones. La cimentación determinará en gran parte la durabilidad del equipo en funcionamiento en sitio. Actualmente vemos proyectos cada vez más grandes en extensión y, específicamente para los proyectos eólicos, mayores alturas, lo que conlleva realizar diseños específicos para cada emplazamiento y no poder generalizar al momento de realizar la ingeniería geotécnica y estructural. La ingeniería geotécnica se centra en la evaluación de la mecánica de suelos para poder incorporar las características particulares de cada sitio al diseño estructural. La ingeniería estructural se centra en realizar el modelo de la cimentación para garantizar que pueda soportar con éxito las cargas de diseño.

De los factores que determinan el diseño óptimo de las cimentaciones, la caracterización geotécnica de los sitios es posiblemente la más desafiante. Dado el riesgo asociado con los problemas de cimentación, que pueden afectar la rentabilidad del proyecto tanto a corto como a largo plazo, la investigación geotécnica es uno de los criterios de selección de sitios más olvidados de la industria tanto eólica como solar.

No solo los factores geotécnicos afectan sobre el diseño de cimentación. También se deben considerar las características hidrológicas del sitio para poder garantizar durabilidad. Problemas asociados a erosión, sedimentación, derrumbes, huracanes, tormentas, etc, pueden ser considerados desde un inicio para obtener un diseño optimizado de los proyectos.

Hablando de una manera más específica, las plantas solares tienen un número muy elevado de pilas o cimentaciones relativamente pequeñas. Los desarrolladores tienden a subestimar las habilidades requeridas para usar este tipo de cimentaciones de manera efectiva, porque las cargas de diseño son muy bajas en comparación con las de un edificio de gran altura o de una turbina eólica. Sin embargo, existe una necesidad considerable de optimización de cimentaciones en términos de utilización de materiales más económicos, profundidad de desplante y proceso de instalación. Además, los efectos climáticos que influyen en los primeros metros del suelo natural pueden conducir a la deformación plástica de los suelos y a la fatiga estructural de las cimentaciones. En otras palabras, una cimentación solar bien diseñada necesita ser rentable sin sacrificar la confiabilidad.

Las plantas eólicas requieren de mucho más cuidado en el momento de la selección del tipo de cimentaciones y de los procesos de remediación de suelos en cada huella de cada turbina. El desafío fundamental en la evaluación geotécnica y estructural para este tipo de proyectos data en recopilar suficientes datos sobre las características del sitio, incluida la composición del suelo, cargas de viento, cargas sísmicas, capacidad de carga, nivel de agua subterránea (nivel freático) e incluso la escorrentía del agua superficial. De esta manera se pueden caracterizar cada posición de cada turbina y así realizar la optimización del diseño de las cimentaciones.  

Tomando en cuenta todos estos parámetros, antes de la etapa de diseño se pueden lograr proyectos más seguros garantizando el menor coste posible y, lo más importante, tomando en cuenta las características naturales del sitio, geometría, topografía, controles de corrosión, sistemas de montaje, costos materiales y los costos de instalación. Como recomendación final sugiero afrontar los desarrollos de la mano de una firma especialista no solo en estudios pre constructivos sino también en la ejecución de ingeniería de detalle y construcción. De esta manera se proporciona un enfoque de diseño integrado donde cada disciplina no funciona aislada en un silo, sino que involucra a la otra para proporcionar un diseño eficiente y optimizado para el proyecto.

jpmontiel@awstruepower.com

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citymadera
Contruir en madera puede ser el futuro, aunque suene a muy tradiciona. https://citymadera.com
Luciano Méndez
Una posiblilidad para abaratar más los costes de instalación de paneles fotovoltaicos, haciendo incluso innecesario la cimentación, sería instalar éstos en plataformas flotantes en embalses. Esto tendría además ventajas adicionales, que empezarían con la no necesidad de comprar o arrendar tierras. Así como un más sencillo seguimiento al sol. Un cableado mínimo hasta la toma de corriente, ya que los pantanos son asimismo generadores de energía, además que los cables al ir bajo el agua estarían más refrigerados, sufriendo por ello menos pérdidas. Menor necesidad de vigilancia, ya que los embalses suelen estar vigilados. Un rodillo móvil, alojado bajo el agua, podría limpiar los paneles periódica y automaticamente. Un menor periodo de acondicionamiento e instalación. Mayor eficiencia, ya que la luz rebota en el agua, con lo que por esa razón podría incrementarse la captación un pequeño porcentaje... Y por si esto fuera poco, la existencia de tales plataformas reduciría la evaporación de agua, por lo que todos saldrían beneficiados. He calculado el ahorro de todo esto respecto a una instalación en tierra y fácilmente podría suponer más de un 30%, lo cual lo haría extremadamente interesante. ¿Qué piensa usted?, ¿Hay alguna razón que impida hacerlo? Un saludo
Luis Ortiz
El objetivo principal de cualquier estrategia que sirva para la mitigación de los efectos del cambio climático es lograr la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero. Entre las diversas estrategias para reducir estas emisiones se encuentra el despliegue de tecnologías de energías renovables, como lo es la generación eólica y solar. Sin embargo, la capacidad de generación, intermitencia y la disponibilidad de estas fuentes tienen una fuerte dependencia de clima. Por tal razón, se hace necesaria la evaluación rigurosa de las zonas donde se quiera implementar las tecnologías renovables; estudiando las proyecciones climáticas, las implicaciones de los posibles cambios en el viento y el potencial solar utilizables las cuales deben ser comprendidas para propósitos de planificación futura. Las zonas para la implementación de energías renovables estratégicamente planificadas, respaldadas por una mayor interconexión ofrecerán: la energía necesaria, la seguridad que requiere el sistema para garantizar el servicio de energía a los consumidores y la reducción de costos del proyecto.
Claudio Gutiérrez
Concuerdo totalmente, excelente nota. Los proyectos deben analizarse desde el punto de vista macro donde todas las aristas suman a la eficiencia de la ejecución del mismo. Muchos detalles son pasados por alto o simplemente son dejados en segundo plano por tener menos relevancia en la etapa constructiva, es ahí en ese momento donde comienzan los problemas del O&M, se van sumando pérdidas de producción y/o inversiones extras no previstas.
Gisselle Morales
Todo lo indicado en el articulo es cierto. Se deben considerar estos factores al momento de analizar la factibilidad de un proyecto, pero que en la actualidad no los observan y elevan considerablemente los costos. Los procesos en la etapa de ingeniería y construcción de un proyecto deben ser optimizados pero la pregunta a qué costo? muchas veces optimización lo mal utilizan como \"saltar pasos de un proceso pero sin análisis\" donde sacrificas mas que la calidad, puedes incluso sacrificar la operación y la mantencion del proyecto. Muy buen articulo y se agradece que se visualice quienes pasamos estos problemas en el día a día.