Jose Serna. INNEO TORRES - Asociación Empresarial Eólica

EXPERIENCIAS EN EL USO DE
TORRES EÓLICAS DE
HORMIGÓN
José Serna
Director Ingeniería.
ESTEYCO ENERGIA
POWEREXPO 09, ZARAGOZA
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EXPERIENCIAS EN EL USO DE TORRES EÓLICAS DE HORMIGÓN
1.
Torres de hormigón: su origen y motivación
2.
Torres metálicas: limitaciones y desventajas
3.
Principales ventajas que ofrecen las torres de hormigón.
4.
Principales retos en el desarrollo e industrialización de
soluciones de torres de hormigón
5.
Experiencias en el uso de torres de hormigón
6.
Las torres de Inneo.
7.
Conclusiones
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1. TORRES DE HORMIGÓN: SU ORIGEN Y MOTIVACIÓN
RESPUESTA A UNA NECESIDAD
(+ENERGÍA)3
TENDENCIA DEL MERCADO HACIA TORRES DE
MAYOR ALTURA Y POTENCIA CUYOS
REQUERIMIENTOS EXCEDEN LA APLICABILIDAD
EFECIENTE DE LAS TORRES METÁLICAS
TUBULARES CONVENCIONALES
RESPUESTA A UNA “PARADOJA”
Source: Garrad Hassan
+ALTURA
+VELOCIDAD DE VIENTO EL HORMIGÓN ACOSTUMBRA A SER EL MATERIAL MÁS COMPETITIVO PARA TODA CLASE DE
ESTRUCTURAS DE FUSTES ELEVADOS EN LAS QUE EL PESO PROPIO NO ES LA PRINCIPAL
SOLICITACIÓN. EN ESTE SENTIDO LAS TORRES EÓLICAS SON UNA EXCEPCIÓN PARADÓJICA.
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2. TORRES METÁLICAS: Limtaciones y desventajas (1/2)
Eficiencia dependiente del transporte de tubos completos: máximo diámetro
limitado por los gálibos del (Ø≤ 4.30 m pprox.). En consecuencia:
Excesiva flexibilidad de la torre, muy cercana a los límites admisibles marcados
por el comportamiento dinámico y el riesgo de resonancia, en particular cuando
se buscan turbinas mayores y más capaces y mayor altura de buje.
Crecimiento acelerado del coste de la torre por altura de torre por encima de
80m, con una pronunciada reducción en eficiencia económica.
Alta sensibilidad a la deformabilidad del terreno como consecuencia de los
valores límite en la frecuencia natural de la torre: incrementos de coste del
cimiento y riesgos asociados a la incierta deformabilidad del terreno..
Proceso de montaje condicionado por los fenómenos de desprendimiento de
vórtices. La torre completa no puede permanecer montada sin la nacelle.
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2. TORRES METÁLICAS: Limitaciones y desventajas (2/2)
Diseño condicionado por la inestabilidad o abolladura de la chapa comprimida y no
rigidizada: reducida eficiencia estructural y comportamiento frágil (no dúctil),
particularmente desfavorable en zonas de riesgo sísmico.
Juntas excéntricas delicadas, sensibles a la fatiga y con elevados requerimientos de
mantenimiento.
Complejidad de la crítica y altamente solicitada conexión con el cimiento. Costosa y
fuente no inusual de patologías.
Durabilidad muy dependiente del mantenimiento, en particular en ambiente marino
Habituales dificultades en relación con la logística, el transporte y, a menudo, el
suministro.
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3. PRINCIPALES VENTAJAS DE LAS TORRES DE HORMIGÓN
COMPORTAMIENTO Y CAPACIDAD ESTRUCTURAL
•
En la medida en que se basen en un sistema que permita libertad de geometrías,
permiten la optimización en el comportamiento dinámico y estructural
•
Capacidad para alcanzar y soportar cualquier altura y tamaño de aerogenerador,
tanto on-shore como off-shore.
•
Mayor amortiguamiento estructural. Poco sensible a la fatiga.
•
Comportamiento dúctil (frente al comportamiento frágil de las torres metálicas
convencionales), particularmente relevante en zona sísmica.
STEEL
CONC
RETE
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3. PRINCIPALES VENTAJAS DE LAS TORRES DE HORMIGÓN
DURABILIDAD Y MANTENIMIENTO
•
Libres de mantenimiento, en claro contraste
con las torres metálicas
•
La pintura es una opción, no una necesidad
•
Mayor durabilidad (>50 años),
particularmente en ambiente marino, y
favorecida en su caso por el empleo de
hormigones de alta resistencia.
•
Resistencia al fuego mejorada. Tolerancia
frente a daños por impactos o situaciones
accidentales; facilidad y economía de
reparación.
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3. PRINCIPALES VENTAJAS DE LAS TORRES DE HORMIGÓN
ECONOMÍA, SENCILLEZ Y FIABILIDAD DE LA CIMENTACIÓN.
• Mayor peso estabilizador de la torre → Menor peso necesario para la cimentación por
gravedad → Menor volumen de hormigón
• Mayor diámetro en la base → Menor vuelo de la zapata → Menores esfuerzos en la losa
de zapata → Menores cuantías de armadura.
• Mayor rigidez de la torre → Menores exigencias de rigidez sobre la cimentación → Menor
tamaño del cimiento en suelos blandos, donde la rigidez dinñamica del cimiento suele
gobernar el diseño / mayores posibilidades de evitar cimentaciones profundas.
• Si están bien concebidas, las conexiones torre-cimiento pueden ser más sencillas, baratas y
fiables.
Steel:
40Tn
Concrete:
200Tn
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3. PRINCIPALES VENTAJAS DE LAS TORRES DE HORMIGÓN
MEDIOAMBIENTALES
•
•
•
•
•
Menores emisiones de CO2 (hasta en un
40%)
Reducción de las emisiones de ruido
mecánico al minimizar el efecto de retumbe
en la torre.
Favorables cualidades visuales: geometrías
suaves y acabados de calidad
Material de la torre reciclable.
Mejores posibilidades de integración en el
paisaje, en la medida en que turbinas
mayores permiten reducir su número para
una determinada potencia instalada.
vs.
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3. PRINCIPALES VENTAJAS DE LAS TORRES DE HORMIGÓN
FUNCIONALIDAD
•
Mucho mayor tamaño interior y de la
puerta de acceso, facilitando la instalación
de los equipos internos y operaciones de
mantenimiento / reparación o
substitución.
•
Simplicidad para la conexión de elementos
internos a la pared de la torre: flexibilidad
para contener cualquier configuración de
los equipamientos internos.
•
Mejora de las condiciones de trabajo en el
interior de la torre: mejor aislamiento,
menor ruido, mayor seguridad ante el
impacto de un rayo.
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4. PRINCIPALES RETOS EN EL DESARROLLO DE TORRES DE HORMIGÓN
VELOCIDAD Y ECONOMÍA DE MONTAJE
FIABILIDAD TÉCNICA
HOMOLOGACIÓN / CERTIFICACIÓN
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5. EXPERIENCIAS EN EL USO DE TORRES EÓLICAS DE HORMIGÓN
TORRES IN-SITU CON ENCOFRADOS TREPANTES O DESLIZANTES
•
•
•
Nibe, Dinamarca 1977.
Aprovecha plenamente las ventajas que
ofrece el hormigón.
Prolongados plazos de ejecución: inviable
como solución industrial para un elevado
número de torres.
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5. EXPERIENCIAS EN EL USO DE TORRES EÓLICAS DE HORMIGÓN
TORRES CON PEDESTALES DE HORMIGÓN IN-SITU
•
•
•
•
Permiten prolongar la aplicabilidad de las torres metálicas hacia alturas
moderadamente incrementadas.
No permiten aprovechar plenamente las ventajas que ofrece el hormigón,
conservando los inconvenientes de las torres metálicas: mantenimiento,
falta de ductilidad, valores límite de la frecuencia natural.
Delicada y compleja conexión hormigón-acero.
El pedestal de hormigón in-situ es un elemento costoso y sigue
involucrando plazos dilatados, penalizando decisivamente su aplicación
como solución industrializada para alto número de torres
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5. EXPERIENCIAS EN EL USO DE TORRES EÓLICAS DE HORMIGÓN
TORRES PREFABRICADAS HÍBRIDAS
•
•
•
•
Aprovechan la tecnología actual, pero de
nuevo conservan sus inconvenientes,
dejando de aprovechar las ventajas del
hormigón como material durable, dúctil
y libre de mantenimiento.
Pretensado en campo: complejidad de
ejecución y aumento de plazos
Dependen de la logística y suministro de
ambas tecnologías.
No ventajosas económicamente.
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5. EXPERIENCIAS EN EL USO DE TORRES EÓLICAS DE HORMIGÓN
TORRES PREFABRICADAS DE HORMIGÓN
•
•
Dos soluciones a nivel mundial: Enercon con anillos cortos, Inneo Torres con dovelas.
Las únicas que actualmente presentan una tecnología probada e industrializada
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6. LAS TORRES DE INNEO TORRES
La torre se divide en
tramos tubulares de 20m
Cada tramo se
subdivide en sectores o
tejas ajustadas a los
requerimientos del
transporte, evitando que
éstos puedan condicionar
la geometría de la torre.
En el emplazamiento,
las piezas se premontan,
formando tubos
verticales acopiados. Esta
fase involucra sólo grúas
menores.
En segunda fase, la grúa
de gran tonelaje que
montará la nacelle monta
los sucesivos tramos,
completando la torre en
una sencilla y rápida
operación de 1 día.
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6. LAS TORRES DE INNEO TORRES
FABRICACIÓN. POSIBILIDAD DE EMPLEAR FÁBRICAS MÓVILES O DE CAMPAÑA
• Inneo Torres ha desarrollado una fábrica móvil provisional
puede instalarse próxima al emplazamiento, con una capacidad
adaptable a las necesidades de cada proyecto..
•Gran simplificación y eficiencia para la logística, e importantes
ahorros en transporte.
•La tecnología asociada a la prefabricación, suministros y
personal son de bajo coste y disponibles a nivel mundial. Con una
tecnología de moldes transportables adecuadamente concebidas
esto resulta en una inversión moderada para la instalación de la
fábrica, que es amortizable a partir de un número de entre 12 y
15 torres.
•La generación de empleo y uso de materias primas locales se
convierten en valores para el promotor.
Reinforced
Steel
Facilities
Concrete
Mix Plant
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6. LAS TORRES DE INNEO TORRES
Premontaje
• Involucra sólo de grúas pequeñas/ Ritmos de premontaje de al menos 2 torres por
semana / El equipo de premontaje trabaja 1-2 semanas por delante del montaje.
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6. LAS TORRES DE INNEO TORRES
Montaje
•Una grúa de gran tonelaje se emplea en una sencilla operación de 1 día / como norma, el
tamaño de la grúa es no superior al de la grúa necesaria en cualquier caso para el montaje
de la nacelle
•Sistema patentado y certificado de juntas que evita la necesidad de pretensado en el
campo, posibilitando operaciones muy rápidas y sencillas / como consecuencia ritmos de
montaje de 2-3 torres por semana, análogos a los de las torres metálicas /Autoestable
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6. PATENTES Y MODELOS DE UTILIDAD INTERNACIONALES
MODULAR TOWER STRUCTURE
for Wind Turbines:
ASSEMBLY Structure and
Procedure for Towers used in
Wind Turbines
Improved JOINTS Structure
for Towers used in Wind
Turbines
SPAIN
CANADA
MEXICO
USA
AUSTRALIA
CHINA
EUROPEAN PATENT
CHILE
GERMANY
SPAIN
CANADA
MEXICO
USA
AUSTRALIA
CHINA
EUROPEAN PATENT
Improved MOULDS for
Precast Concrete Elements
for Towers used in Wind
Turbines
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6. LAS TORRES DE INNEO: TRACK RECORD
Location
Wind Farm
WTG model
Tower model
Tafalla (Navarra)
AIBAR
AWP 1.5 Mw
INNEO
80m/1.5Mw
INNEO
80m/1.5Mw
INNEO
80m/1.5Mw
INNEO
80m/1.5Mw
INNEO
100m/3Mw
INNEO
80m/1.5Mw
INNEO
80m/1.5Mw
Cerro blanco CERROBLANCO AWP 1.5 Mw
(Albacete)
Ayora (Valencia)
LOSILLA
AWP 1.5 Mw
Enguera
BOIRA
(Valencia)
Tafalla (Navarra) PEÑABLANCA
Enguera
(Valencia)
Enguera
(Valencia)
Unzué
(Navarra)
AWP 1.5 Mw
AWP 3.0 Mw
Number of
towers
1
Year
Status
2006
In service
7
2007
In service
16
2008
In service
23
2008
In service
1
2008
In service
23
2Q 2009
Erected
11
2Q 2009
Under
construction
BENALAZ - I
AWP 1.5 Mw
BENALAZ - II
AWP 1.5 Mw
Undefined
AWP 3.0 Mw
INNEO
100m/3Mw
3
3Q 2009
Stored
ALAIZ
AWP 1.5 Mw
INNEO
100m/1.5Mw
3
3Q 2009
Stored
• Más de 1200 dovelas fabricadas
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6. LAS TORRES DE INNEO: TRACK RECORD
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9. CONCLUSIONES
Las torres de hormigón pueden ser una solución ventajosa, capaz de salvar las
limitaciones de las actuales torres metálicas para alcanzar mayores alturas y
soportar turbinas de mayor potencia.
Pueden ofrecer además ventajas desde el punto de vista de los costes de
operación y mantenimiento, la durabilidad, así como beneficios funcionales y
medioambientales.
Más allá de la fiabilidad técnica y certificación, su principal reto consiste en
poder alcanzar ritmos de puesta en servicio de torres análogos a los de las
actuales torres metálicas, para poder aspirar a convertirse en soluciones
industrializables y aplicables a gran escala.
Inneo Torres ha situado ya en el mercado un modelo de torre, certificado,
probado e industrialmente desarrollado, capaz de llevar prácticamente
cualquier torre a cualquier altura con ritmos de montaje de 2 torres a la
semana.
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MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
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