Las implicancias del diseño estructural y sísmico en los aerogeneradores

Unos 30 ingenieros reunió el primer Conversatorio Industrial del año organizado por la Asociación de Ingenieros Civiles Estructurales. Llevado a cabo el 21 de marzo, la temática estuvo centrada en el diseño estructural en general y sísmico en particular de aerogeneradores.

Con la moderación de Phillipo Correa, ingeniero de Codelco y director de AICE, el diálogo se enmarcó en las ponencias de Ernesto Cruz, consultor senior en EQCO; Andrés Vieyra, ingeniero de proyectos de parques eólicos de Enel Green Power; Víctor Figueroa, encargado del área civil de Mainstream Renewable Power en Chile; y de Raúl Campos, gerente general de RCQ Ingeniería Estructural.

“Este año quisimos abrir con un tema distinto a la minería, para expandirnos en el área industrial”, comentó Phillipo Correa. Y dado que en el área industrial no hay soluciones ni buenas ni malas, sino que todas son distintas, puesto que están condicionadas por el tiempo, el costo, requerimientos medioambientales, de sustentabilidad, “eso hace que las soluciones vayan cambiando de proyecto en proyecto, entonces la idea es aportar desde la experiencia de cada uno de sus campos de desarrollo”, sostuvo el director de AICE.

En una primera instancia el consultor senior en EQCO, Ernesto Cruz, presentó una descripción general del sistema y sus características más relevantes desde el punto de vista estructural sísmico. Como dato, señaló que “en un proyecto con una máquina que genera 2,5 MW de potencia el diámetro de las aspas es del orden de 120 metros, la altura de la torre es del orden de 90m a 100m, las aspas pesan 150 toneladas, la torre pesa 400 ton, la fundación pesa alrededor de 2.000 ton, no es como un edificio, es un mundo distinto”.

Además, agregó que si bien el proveedor certifica su equipo con estándares internacionales, para asegurar calidad, performance y resistencia al efecto del viento, “los requisitos de los aseguradores y certificadores establecen que el efecto del sismo se debe tratar localmente y queda explícitamente indicado en la evaluación y certificación que ellos hacen”.

Por ello, tener solo un certificado de ellos no es suficiente para la situación en Chile, porque no hay ninguna garantía de que cumplen con comportarse adecuadamente a nuestras condiciones sísmicas, según el especialista.

Además, describió las formas típicas de abordar el problema de diseño y verificación de los diferentes componentes (proveedores y diseño civil) y los requisitos de normas y especificaciones aplicables existentes y en desarrollo (NCh 2369).

Andrés Vieyra de Enel Green Power aportó las directrices desde el punto de vista del diseño y de los requerimientos de las empresas generadoras para considerar proyectos de generación eólica, cumpliendo la normativa vigente, en especial los parámetros sísmicos.

Entre las consideraciones que tienen en cuenta para diseño civil del parque eólico está la potencia que van a manejar, y con qué suministrador de aerogenerador. “Los parámetros básicos y ya teniendo una idea de qué turbina utilizarán, se diseñará el parque teniendo en cuenta el peso, las características que se requerirán para el montaje, los diseños de caminos externos, las adecuaciones viales”, señaló el ingeniero.

A medida que ha ido avanzando la tecnología y los aerogeneradores han ido creciendo en potencia, también ha ido aumentando el diámetro de rotor y el tamaño de las aspas, lo que ha complejizado la logística del traslado, lo que debe ser valorizado, aseguró Vieyra.

Para el diseño de las fundaciones, toman directamente los reportes de sustainability que les entrega el tecnólogo, que son con las condiciones del sitio, las cargas específicas de diseño, las rectificaciones de diseño y las cargas de viento, según la norma IEC 61400. “También tenemos que tener en consideración el tipo de fundaciones y el suelo donde nos estamos metiendo, es distinto trabajar en el sur de Chile que en el desierto, en algunos casos se ha requerido hacer mejoramiento de suelos”, especificó Andrés Vieyra.

En tanto, el sistema de anclaje puede ser con sistema de jaula de pernos o con virola, también en base a la norma IEC 61400.

En tanto, Víctor Figueroa de Mainstream Renewable Power en Chile, se centró en las principales diferencias que exhibe el proyecto de norma NCh 2369 capítulo 14 en contraposición con la práctica actual enmarcada en la ETG-1020 de Endesa (bajo el amparo de la actual norma técnica de seguridad y calidad de servicio de la CNE), y que pudieran afectar de manera directas a las energías renovables no hídricas, especialmente a los parques eólicos. Estas diferencias son básicamente metodología de modelación, espectro de diseño y combinaciones de carga.

“Hay un montón de impactos que tienen los terremotos sobre nuestra industria, lo que a veces preocupa más es el impacto a la estructura, el Capex, el Opex y a las víctimas. Por ello, como país hemos venido haciendo esfuerzos hace años para regular esto, asociado con lo que hemos ido aprendiendo con cada evento sísmico catastrófico que hemos tenido en el país, que conlleva la revisión de nuestra normativa”, explicó.

A juicio de Figueroa, la causa de los daños se deben a una mala estructuración, geometrías irregulares, interacción suelo-estructrura que no está contabilizada dentro de un diseño, o desplazamientos y desangulaciones permanentes, falta de detallamiento en diseño y en materiales de construcción o desatención a elementos estructurales secundarios o no estructurales.

En el marco regulatorio, “hace mucho tiempo no tenemos una norma específica oficial asociada al diseño estructural sísmico de las instalaciones de generación o de los sistemas de generación asociados al Sistema Interconectado”, planteó y añadió que sí existe una ley asociada a la Norma Técnica de Seguridad y Calidad de Servicios que ha sido varias veces corregida y actualizada por la Comisión Nacional de Energía y la última revisión fue el año pasado, que no cambió las exigencias del diseño sísmico existente.

Por último, Raúl Campos de RCQ Ingeniería Estructural, hizo una revisión integral y resumida de la ingeniería sobre la cual se sustenta el diseño estructural de aerogeneradores en Chile, estableciendo que actualmente, en Chile no existe un enfoque común entre diseñadores, tecnólogos y mandantes para abordar el diseño estructural de aerogeneradores, y en especial aquellos aspectos relativos a estudios geotécnicos y sísmicos.

Dentro de su presentación, destacó que los estudios sísmicos no son habituales en el área: “no es un estudio muy valorado por las compañías, sobre todo por los mandantes, porque no entienden cuál es el beneficio que tiene el costo del estudio. Para que tengan una idea, por cada metro menos en el diámetro de las fundaciones se podrían llegar a obtener ahorros del orden de 40.000 dólares, eso cubre todo el estudio sísmico y si tienes un parque de 60 o 70 torres, cuál es el punto de no hacerlo”, comentó Campos.

En el ámbito normativo, Campos aseguró que la carga normal no está en nuestra normativa chilena y para definirla hay que irse a la internacional. “Chile cuenta con una norma de vientos, pero la pregunta es quién usa esa norma de vientos de la industria de aerogeneradores”, añadió.

Al finalizar las exposiciones, los asistentes tuvieron una conversación en torno a los cambios introducidos en el proyecto de la NCh 2369 que actualmente está en discusión en el Instituto Nacional de Normalización (INN).

Las preguntas estuvieron relacionadas con el historial de daño en Chile, asociado al terremoto chileno, la validación de componentes internos, las diferencias de criterio entre los revisores de este tipo de proyectos y el impacto ambiental, entre otros.

Los primeros aerogeneradores se instalaron en Chile en 2001, y no hay un historial desde esa fecha, de acuerdo con Ernesto Cruz. “Las compañías no comparten esa información y todos saben que ha habido algunos problemas, no sé por qué ni cuántos, lo que sé es que no han sido muy graves, sino que acotados, pero la información es sumamente difícil de conseguir”, especificó.

Respecto del nivel de exigencias de diferentes revisores para estos proyectos, eso es consecuencia de que no hay una normativa clara para este tipo de proyectos, “una zona gris”, como la define Cruz, “en la que hay espacio para moverse y los proveedores y los dueños de los proyectos tienen espacio para aprovechar eso. Suponemos que con la nueva norma ese espacio disminuirá un poco”.

El próximo 29 de mayo se realizará el segundo Conversatorio Industrial del año “Tranques de Relaves: Diseño, Operación y Plan de Cierre”, organizado en conjunto con la Sociedad Chilena de Geotecnica (Sochige), y que contará con la participación de Ramón Verdugo, de CMGI, como moderador; mientras que los expositores serán Emilio López, de NAVA Consulting; Silvana dal Pozzo de BHP, y Ana Luisa Morales, ex jefa Nacional de Plan de Cierre del Sernageomin.