Complejo Solar Atacama 1

Complejo Solar Atacama 1

Hace algún tiempo comentamos sobre las torres de generación eléctrica eólica y en la presentación del tema mostramos, casi al pasar, algunas imágenes de la Planta de Generación Atacama 1 que Abengoa construye en el Desierto de Atacama, en Chile. Hoy, nos complace compartir información más detallada de este proyecto a partir de la memoria que nos hace llegar RLE, René Lagos Engeneers, responsables del cálculo estructural de la Torre. La ficha técnica que se presenta a continuación describe en detalle algunas de las complejidades y las soluciones técnicas que se desarrollaron para la resolución de esta torre de 220m de altura que alcanza una altura total incluido el receptor de 250m que tiene una planta de sección rectangular aproximada de 22 x 31m (682m2 en planta).

Atacama 1 es la planta fotovoltaica más grande de Latinoamérica conformada por una planta de generación fotovoltaica y una planta termosolar. La planta fotovoltaica está compuesta por 392.000 paneles y  contará con una capacidad de 100MW. Por su parte, la planta termosolar tiene una capacidad de 110MW conformada por 10.600 espejos con una superficie de 140m2 cada uno ocupando un área de aproximadamente 700há. En total, el campo solar contempla 1.000 hectáreas de extensión y cuando esté en operaciones permitirá evitar la emisión anual de 864.000 toneladas de CO2. Como se puede observar en las fotografías de la obra que nos hace llegar René Lagos, la cuantía de acero en la estructura de hormigón armado es significativa, aunque no aparente. Otra responsabilidad que asume el acero en este proyecto es en las estructuras de soportes de los espejos, que como se aprecia en la foto 1, están confeccionadas en perfiles galvanizados por inmersión en caliente.


Foto 1 – Preparación de las estructuras de soportes de los espejos. Fuente http://www.abengoa.cl/web/es/areas-de-actividad/energia-solar/proyecto/Complejo-solar-Atacama-1/

La foto 2 corresponde a Heliostatos PS10 de Abengoa, a ser utilizados en la Planta Atacama 1. Cada uno tiene una superficie de 140m2 de espejos dirigidos que concentran la radiación solar en un punto sobre la torre. La radiación absorbida calienta una corriente de sales fundidas frías hasta una temperatura controlada que se almacenan en tanques. Estas sales calientes se extraen para calentar agua y generar vapor mediante el cual se activan las turbinas que generan energía eléctrica.  El diagrama del funcionamiento de la planta se muestra en el esquema  1 que se adjunta, extraído de una ficha de Abengoa.

Foto 2 Heliostatos de 140m2 de espejos c/u. 
Fuente:  http://www.abengoa.cl/web/es/areas-de-actividad/energia-solar/proyecto/Complejo-solar-Atacama-1/

 


Esquema 1 – Funcionamiento de la planta según esquema explicativo Ficha Abengoa.

Tal como hemos comentado en otras oportunidades, la presencia del acero en los grandes emprendimientos, históricamente y también hoy en día, no siempre es visible o notoria. Sin embargo, ha sido y seguirá siendo un aporte y un soporte sin el cual, posiblemente, el mundo como lo conocemos no sería el mismo. En los últimos años, se ha ido relevando el rol significativo de este material en el ámbito de la sustentabilidad que no se limita a su posibilidad de ser cien por ciento e indefinidamente reciclable o a los esfuerzos que hace la industria por reducir la demanda energética de su producción y de reducir su huella de carbono. También, como lo podemos apreciar en el proyecto que se presenta a continuación, se expresa en su aporte a la generación de energías limpias. Esperamos que proyectos como Atacama 1 se multipliquen en el mundo y contribuyan a un entorno y a una vida más sustentable.  Agradecemos a René Lagos y a Abengoa el compratir la memoria que sigue y la muestra fotográfica que hablan con elocuencia de la importancia y magnitud de este esfuerzo.

(F. Pfenniger)

 

FICHA TÉCNICA:
Torre Termosolar Atacama 1

  • Año de proyecto y construcción: 2014 - 2016
  • Altura Torre: 220m (Torre)  - 250m (Torre + Receptor)
  • Ubicación: María Elena, Antofagasta, Chile
  • Mandante: ABENGOA S.A.
  • Constructora: ABENGOA S.A.
  • Proyecto de Cálculo estructural: René Lagos Engineers
  • Presupuesto: US$1.300 millones
  • Ton Acero: 3.000ton
  • Potencia: 110MW (Torre) - 210MW (Complejo Solar)
  • Campo solar: 3km diámetro, 10.600 heliostatos
  • Tipo/Tecnología: Sales fundidas


Foto 3: Vista de Torre + campo solar, propiedad de Abengoa.


Foto 4: Torre en Operación dia, propiedad de Abengoa.


Foto 5:  Torre en Operación Noche, propiedad de Abengoa.
 

MEMORIA EXPLICATIVA
Breve reseña del proyecto, consideraciones especiales desde el punto de vista del cálculo estructural, del uso de la estructura de acero y de la construcción y montaje.
 
Descripción general del proyecto.
La Torre forma parte del complejo solar Atacama 1 que se encuentra ubicado en  María Elena, Región de Antofagasta. El proyecto inyectará 210MW al sistema interconectado de Chile y evitará la emisión de 768.000ton de CO2 al año.

Para su funcionamiento, el campo solar considerado es de 700 hectáreas alrededor de la torre con un número de 10600 Heliostatos con una superficie reflectante de 140m2 cada uno. La energía solar concentrada de cada heliostato es dirigida a un punto alto del edificio, donde se calientan sales en estado líquido, las cuales son dirigidas a la isla de potencia ubicada en la base de la torre. Aquí se calienta agua generando el vapor que alimenta la turbina de generación eléctrica.

La acumulación de estas sales con baja permeabilidad térmica permite la generación de energía continua durante las 24 horas del día, aún durante las noches.

Respecto a la estructura, el proyecto significó varios desafíos debido a la elevada altura y esbeltez de la torre, lo cual implicó la elaboración de estudios especiales sísmicos, y  la realización de modelos a escala para cuantificar el efecto del viento.

Sistema estructural.
El sistema resistente ante cargas verticalesy laterales, corresponde a un edificio de muros de hormigón armado de 220m de altura, con una planta de sección rectangular y esquinas redondeadas de dimensión aproximada de 31 x 22m. Esta geometría se mantiene continua asemejando una “chimenea”.

En el extremo superior de la torre se ubica un receptor solar donde se efectúa el intercambio calórico, y que corresponde a una estructura de acero de aproximadamente 30 m de altura.

En cuanto a los materiales, se ha ocupado una calidad de hormigón H55 (f’c=50 Mpa) desde las fundaciones hasta el inicio de la abertura  y un H40(f’c=35 Mpa) hasta la cubierta.

Con respecto a la normativa del diseño sísmico, se realizó de acuerdo a las disposiciones de la norma NCh2369.Of2003 en complemento con lo señalado en el Decreto Supremo N°60 del Ministerio de Vivienda y Urbanismo (D.S. N°60 V. y U.) y el código A.C.I. 318S-08.

Respuesta Lateral de la torre.
Los períodos de vibrar principales de la torre son 3.3s y 2.9s en cada una de sus direcciones principales. Si bien dada la altura uno podría esperar períodos mayores, hay que tener en cuenta que la torre tiene mucho menos masa que una edificación de la misma altura.


Foto 6: Formas principales de vibrar, propiedad de RLE.

Análisis Pandeo elástico
Al ser una estructura tan esbelta, uno de los principales desafíos técnicos que involucró la torre corresponde al análisis de estabilidad o pandeo.


Foto 7: Formas principales de pandeo, propiedad de RLE.

Analisis Pushover
Para complementar el análisis de pandeo elástico, se realizó un análisis pushover de manera de verificar el desempeño estructural de la torre para un sismo máximo considerado (MCE por sus siglas en inglés, Maximum Considered Earthquake). Este análisis consideró un modelo no lineal, tanto de material como geométrico (efecto P-Delta), el cual sugiere que el desempeño de la torre para este nivel de sismicidad sería de continuidad operativa, cumpliendo así con el mandato del cliente.

Acción del Viento
Para evaluar la respuesta de la torre ante la acción del viento se requirió de un estudio de túnel específico para el proyecto.
El estudio fue realizado por Rowan Williams & Irwin (RWDI) de acuerdo a la normativa ASCE 7-05. Para esto se realizó un modelo a escala 1:400, incorporando los elementos más cercanos en un radio de 460m.

La velocidad de diseño del viento adoptada para un  período de retorno de 50 años, fue de 30 m/s a 10m sobre terreno abierto.

Foto 8: Estudio de acción del viento, propiedad de RWDI


Foto 9: Estudio de acción del viento, propiedad de RWDI

INFORMACIÓN GRÁFICA.
Fotografías de la obra

Fotos 10 a 16: Proceso constructivo, propiedad Abengoa.

Newsletter

Suscríbase a nuestro newsletter para recibir todas nuestras novedades