REDUCCIÓN DEL CoE DESDE LA MISMA BASE: CASO PRÁCTICO DE ÉXITO EN MÉXICORamón López Mendizabal Director de ESTEYCO ENERGÍA

Las subastas energéticas están teniendo como consecuencia una importante reducción global del coste de la energía eólica. Consecuentemente, todos los actores involucrados en el sector están ahora mismo centrados en la búsqueda de la maximización de la producción energética y en la reducción de las inversiones necesarias.

Torres más altas y turbinas más potentes conducen a incrementos en las cargas en cimentación, y éstas a incrementos significativos en el volumen de concreto de las fundaciones tradicionales. Al día de hoy, volúmenes superiores a 450 m3 resultan relativamente comunes, lo que hace que la búsqueda de alternativas que minimicen los materiales empleados –concreto y acero, esencialmente– esté tomando gran importancia. Sin embargo, la mayoría de las soluciones que se han planteado no han tenido hasta ahora una penetración significativa en el mercado, puesto que los ahorros en materiales conseguidos resultaban, a cambio, en mucho mayores costes de ejecución y demoras en los tiempos de construcción.

Introducción

Ventajas/desventajas de la solución

Fases de construcción

Referencias

Conclusiones

La fundación mediante brazos premoldados ha probado ser un elemento clave para reducir el Coste de Energía de una manera significativa, al proporcionar ahorros comprendidos entre el 10% y el 15%, dependiendo del caso específico, al compararla con la fundación convencional, así como proporcionando un potencial incremento del 1.5% al 2% la capacidad de generación eléctrica del parque como consecuencia del incremento de hasta 6 metros de la altura de buje de la turbina.

Algunos ejemplos de su ya clara implementación, muchos de ellos en México, son los que se muestran en la tabla adjunta:

Particularmente, en el caso expuesto que corresponde al parque mexicano, los rendimientos obtenidos en las distintas fases han permitido ir por delante del plazo teórico que resultaría de la consideración de la mano de obra utilizada en la ejecución. Este hecho adquiere una especial relevancia en este caso en el que el suministro de jaulas de pernos se retrasó de manera importante respecto a los plazos inicialmente previstos.

Se puede, por tanto, afirmar que lejos de lo pronosticado en algunos casos, la cimentación mediante brazos prefabricados ha servido aquí para acelerar la ejecución del parque.

1) II Congreso Español AEE. “Soluciones prefabricadas y su impacto en la reducción del CoE. Cimentación de jabalcones y torre telescópica autoelevable”. Roser Valls Vidal.

2) Diseño de detalle del PE de San Jacinto, Chiapas, México.ESTEYCO ENERGÍA

3) WindTECH International. Octubre 2017. Volumen 13, No.7. “Towards a Significant CoE Reduction. Precast Braced Foundations”. Ramón López Mendizabal.

La principal ventaja de esta solución consiste en la reducción significativa del Coste de la Energía, que coincide con el objetivo que al día de hoy todos los agentes involucrados en el sector están persiguiendo activamente.

Fig. 2: Fundación de brazos premoldados con 220 m3 de concreto y 26T de acero de refuerzo

La cimentación mediante brazos premoldados aparece como resultado de la extensa experiencia del equipo de ESTEYCO ENERGÍA en la ingeniería de fundaciones para aerogeneradores –con más de 6,000 fundaciones de aerogeneradores diseñadas y realmente construidas en 35 países, entre los que destaca México– junto con su pionera experiencia en el diseño de torres de concreto premoldado –en el entorno de las 1,000 torres diseñadas y realmente construidas. Este bagaje ha llevado a una solución patentada y certificada (DNV-GL y TÜV SUD) y propiedad exclusiva, al 100%, de ESTEYCO.

Fase 0: Fabricación de los brazos premoldados (1 brazo por molde y día)

Los dos moldes utilizados se situaron dentro del parque eólico, puesto que son muy fácilmente instalables. La secuencia diaria de la ejecución es la siguiente: desmoldado del brazo colado el día anterior, limpieza del molde, disposición de acero de refuerzo en barras y de acero de postensado y, finalmente, el colado de un nuevo brazo.

Fase 1: Excavación, extensión de concreto de nivelación y viga perimetral

Todas estas operaciones se llevan a cabo de la misma manera que en el caso de una fundación convencional, con una sobre excavación realizada para la viga perimetral, la cual podría perfectamente plantearse –como se ha hecho en otros casos en terrenos cuya excavación no resultaba sencilla– por encima de la losa inferior.

Fase 2: Colocación de brazos premoldados

Estos elementos, con un peso máximo de unas 10-12T, se colocan uno a uno, mediante una grúa de 100T de capacidad, en operaciones de 30 min/brazo.

Fase 3: Armado de losa inferior

El acero de refuerzo puede armarse directamente en el fondo de la excavación –directamente en su posición definitiva, exactamente igual que en el caso de una cimentación convencional– o puede hacerse en el terreno ubicado en cabeza de la excavación y bajarse a la misma ya premontado en sectores.

Fase 5: Colado de viga perimetral, losa inferior y pedestal central

En esta fase, la losa inferior, el pedestal central y la viga perimetral son colados al mismo tiempo en el colado de más volumen en toda la ejecución, con unos 200m3 de concreto.

Fase 4: Armado de anillo central

En este caso se utiliza una sencilla plantilla que ayuda notablemente a reducir tiempos de montaje.

Fase 6: Colado del anillo central

El proceso no presenta diferencias significativas con respecto al colado de un muro curvo convencional.

Fase 7: Ejecución de relleno, montaje jaula de pernos y armadura losa superior

Los requisitos exigidos para la compactación del relleno son muy limitados, no penalizándose así la duración del proceso. Recuérdese aquí también que las jaulas de pernos resultan mucho más manejables que las habituales, debido a su menor longitud.

Fase 8: Colado de la losa superior

En esta actividad se da forma a la losa superior donde confluyen los brazos prefabricados, el anillo central y donde se apoya la torre, con exactamente la misma interfaz que en una cimentación convencional.

Fase 9: Tensionado de brazos

Esta actividad se lleva a cabo mediante sistemas de postensado estándar, convencionales y disponibles en todo el mundo, requiriendo no más de 2-3 horas la operación completa por fundación.

Fig. 3: Fabricación de los brazos premoldados

Fig. 5: Colocación de los brazos premoldados

Fig. 4: Excavación, extensión de concreto de nivelación y ejecución de viga perimetral

Fig. 6: Disposición acero de refuerzo de losa inferior

Fig. 9: Colado del anillo central

Fig. 7: Disposición acero de refuerzo de anillo central

Fig. 8: Colado de viga perimetral, losa inferior, y pedestal central

Fig. 10: Disposición de acero de refuerzo de losa superior y relleno

Fig. 11: Colado de la losa superior

Fig. 12: Tensionado de los brazos

Fig. 1: Fundación convencional con 450 m3 de concreto y 50T de acero de refuerzo

Al día de hoy, la pentración de este tipo de fundación está siendo importante, con un parque eólico ya finalizado (PE San Jacinto, Chiapas), otro ya finalizándose y dos grandes parques más en fase de diseño.

El presente póster muestra el caso de éxito que está resultando en el parque eólico actualmente en construcción en México, donde se están alcanzando unos rendimientos de ejecución que están mejorando las expectativas iniciales, superando así uno de los potenciales puntos débiles de la solución. Se confirma así que los ritmos de entrega de cimentaciones finalizadas no resultan penalizados con respecto a los que alcanza la solución tradicional.

Tabla 1. Track record de la solución de fundación mediante brazos premoldados

La manera de conseguir esta reducción es doble:

• Por un lado, la fundación mediante brazos premoldados incrementa la producción energética AEP como resultado de la ganancia en la altura de buje que proporciona esta solución, de hasta 6 metros. Este incremento de energía, aunque variable según el caso específico con la distribución de la velocidad de viento en altura, alcanzará en una buena parte de los casos valores comprendidos entre el 1.5% y el 2.5%.

• Por otro, esta fundación reduce el coste de ejecución al compararla con una fundación tradicional. Esta reducción estará probablemente en el rango comprendido entre el 10% y el 15%, como consecuencia de la reducción en un 30%-40% de las cantidades de concreto y acero en la misma. Adicionalmente, se reduce a la mitad la longitud de la jaula de pernos con respecto a la utilizada en una fundación tradicional.

La fundación se convierte también en un agente que mitiga el riesgo en la calidad de la ejecución, puesto que emplea parcialmente elementos premoldados –colados en el propio parque eólico–. Además, la jaula de pernos se requiere únicamente en la última fase de construcción, evitando convertirse así su suministro en el cuello de botella de la ejecución.

Un último punto reseñable es también su versatilidad frente a la aparición de condiciones geotécnicas inesperadas, mucho mayor que la resultante en una fundación convencional.

A cambio, esta solución presenta, a priori, una serie de aspectos que podrán pensarse que constituyen desventajas, como son:

• Mayor complejidad en la ejecución, al existir un mayor número de fases de hormigonado y necesitarse de una mayor cantidad de mano de obra que en una fundación convencional.

• Un tiempo de ejecución superior al empleado en una fundación convencional.

• Unos medios adicionales: a los utilizados en la construcción de cimentaciones tradicionales, como son una grúa de 100T de capacidad, y unos moldes necesarios para colar los 6 brazos, por un lado, y el anillo central, por otro.

• Una nueva unidad de obra: acero de pretensado. Que en todo caso conviene aclarar que resulta muy común en otros sectores de la construcción.

La construcción del parque eólico mexicano, que se presenta a continuación, ha superado todas estas desventajas a priori, proporcionando un producto final que ayuda notablemente a la reducción del Coste de la Energía.

Este parque eólico cuenta con 76MW de potencia, es propiedad de la empresa SMARTENER, y su construcción está siendo llevada a cabo por la empresa CIFORY. Cuenta con 36 aerogeneradores modelo G114-2.1MW, con una altura de buje original de 125m, que ha sido incrementada hasta los 129m gracias a esta solución de cimentación (+4). El ahorro en materiales que se ha obtenido con la solución de brazos premoldados con respecto a la solución tradicional, ha superado el 45% en el caso del concreto, y el 25% en el caso del acero.