Diseño y certificación de torres en aerogeneradores
Período
2017-2023Sector
Energías Renovables: eólica y solarServicio
Diseño y certificación de torres en aerogeneradoresCONTEXTO
La torre es un elemento crítico de la estructura de un aerogenerador cuya definición ha sido objeto de trabajo por parte de SOLUTE, al llevar a cabo el desarrollo de varios proyectos que abordan el diseño y certificación de torres para diversos clientes y con variada tipología.
La metodología empleada para el cálculo estructural de torres se centra en la comprobación estructural de los diferentes elementos de torres de acero, hormigón o híbridas, bien sea en estado límite último, de servicio o a fatiga, así como de los elementos singulares con los que cuente la torre.
La torre es uno de los elementos más críticos de un aerogenerador, ya que su principal función consiste en la transmisión de las cargas generadas por el rotor hacia la cimentación. Muestra una especial sensibilidad a la fatiga, donde las oscilaciones constantes de la turbina son capaces de excitar dinámicamente los primeros modos propios de este elemento, pudiendo dar lugar a fenómenos no deseados.
SOLUTE es capaz de abordar la ingeniería civil especializada para el cálculo estructural como resultado de la experiencia en el diseño de torres de aerogeneradores de diversas tipologías: de hormigón, de acero o híbridas. La metodología desarrollada por SOLUTE se orienta a la obtención de la certificación, consensuada en cada caso, tanto con el cliente como con el organismo certificador. De esta manera, se dispone de procesos y documentación estandarizados que son de utilidad a la hora de dar fluidez al proceso de certificación, permitiendo acometer trámites en los habitualmente exigentes plazos establecidos.
RESULTADOS
Definición óptima de todos los elementos de la torre mediante la documentación y planos apropiados, de forma que permitan la obtención de la certificación por parte del organismo acreditado para ello.
EXPERIENCIA
Los principales clientes interesados en este tipo de estudios son los fabricantes de aerogeneradores, con las constructoras que han adquirido una tecnología de aerogeneradores y necesitan apoyo a la hora de definir las torres o pequeñas ingenierías que han desarrollado nuevos tipos de torres y necesitan la obtención de un certificado que les aporte mayor visibilidad en el mercado.
En ambos casos, SOLUTE cuenta con proyectos de reciente realización en los que se ha definido en tiempo y plazo la cimentación para su construcción o bien para su certificación.
Las principales normativas utilizadas para el proceso de certificación incluyen principalmente IEC 61400 -1, Germanischer Lloyd (GL) Guidelines, Eurocode 2 (Design of concrete structures) y Eurocode 3 (Design of steel structures), y códigos de diseño como CEB-FIP Model Code 1990 o 2010.
METODOLOGÍA
El análisis de las torres se basa en la aplicación de la normativa de la industria de los aerogeneradores y el cálculo estructural, tanto a nivel nacional como internacional. Las principales normativas utilizadas para el proceso de certificación incluyen principalmente IEC 61400 -1, Germanischer Lloyd (GL) Guidelines, Eurocode 2 (Design of concrete structures) y Eurocode 3 (Design of steel structures), y códigos de diseño como CEB-FIP Model Code 1990 o 2010. Estas normativas se complementan con numerosas publicaciones relacionadas, siguiendo el estado del arte del sector.
Las herramientas de trabajo empleadas para los modelos de cálculo incluyen software de FEM especializado como es SAP2000 (CSI), así como el software de cálculo seccional FAGUS (CUBUS). En lo que se refiere al postproceso analítico de los resultados de la modelización y el tratamiento de datos, se han desarrollado herramientas propias utilizando Microsoft Excel.
La metodología se centra en comprobar el funcionamiento global de la estructura y en la definición de los elementos particulares para que dicho comportamiento sea real. Los pasos seguidos se pueden agrupar en:
• Análisis en estado límite último, servicio y fatiga de los elementos generales de la estructura.
• Definición y análisis estructural de los elementos singulares como son los huecos de cables o puertas.
• Verificación de las diferentes conexiones entre elementos que componen la torre, bien sea mediante bridas, o mediante morteros.
El proceso implica la elaboración de una documentación acorde a los requisitos del organismo certificador, principalmente compuesta por documentos que respalden los cálculos realizados y planos con la definición de la geometría, la armadura y otros elementos con los que pudiera contar la estructura.
Eólica
Predicción energética y meteorológica para operadores renovables
Servicio de predicción meteorológica y energética a través del entrenamiento de algoritmos de inteligencia artificial.
Solar
Diseño de sistemas estructurales para plantas fotovoltáicas
Análisis en las fases de diseño de sistemas estructurales para calcular la generación de energía solar mediante placas fotovoltaicas en escenarios exigentes, como con viento o terremotos.