Proyecto de optimización en central termoeléctrica Bocamina II: Cobertura de canchas de carbón

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La obra, que es parte del proyecto de optimización de la central, tiene por objetivo mejorar la logística en torno a la gestión operativa del carbón para la producción de energía, garantizando con ello altos estándares ambientales.
Para la cobertura de estas canchas se utilizó un sistema de estructura metálica tipo geodésica, que, entre otras ventajas, se caracteriza por ser autosoportante, liviana y permite adecuarse a la geometría del terreno.
El sistema usado para la construcción de estos domos se compone por barras formadas por tubos de acero galvanizado y conectores de aluminio que las unen en sus extremos. La conexión entre barras es puramente mecánica y no requiere soldadura.

Alfredo Saavedra L.
Periodista Construcción Minera & Energía

Ubicada en Coronel, en la región del Biobío, se encuentra la central termoeléctrica Bocamina II de Enel Generación Chile, obra que en 2015 obtuvo la resolución de calificación ambiental del proyecto de optimización que contemplaba una serie de compromisos, como el confinamiento de las unidades que generaban ruido, la instalación de filtros de tecnología avanzada para el sistema de enfriamiento de la central (ya operativos) y la cobertura de canchas de acopio del carbón. Esta última y sobre la cual ahondaremos en el siguiente artículo, fue pensada para mejorar la logística en torno a la gestión operativa del carbón para la producción de energía, garantizando con ello elevados estándares ambientales.

Adicionalmente, Enel, en su sitio web, informa sobre la implementación de otras mejoras al proyecto dentro de las que se encuentran: el monitoreo de material particulado (MP 2,5) en la red de calidad del aire en línea y la instalación de filtros de tecnología avanzada para el sistema de enfriamiento de ambas unidades. También cuenta con sistemas de minimización de emisiones como desulfurizador, filtro de mangas y quemadores de baja emisión y con procedimientos operacionales que garantizan la reducción de emisiones.

Cobertura de canchas
Uno de los elementos más destacados de Bocamina II es la cobertura de las canchas de carbón, para lo cual se utilizó un sistema de estructura metálica tipo geodésica, que tiene múltiples características, tales como ser autosoportante, liviana y permitir la adecuación a la geometría del terreno. Según cuentan desde Geométrica, empresa que participó en el proyecto, Enel entregó los requerimientos de diseño de la estructura y en base a estos, elaboraron el diseño. “Debido a la proximidad con la costa y su localización con relación a las placas tectónicas convergentes, el diseño incorporó varias condiciones especiales, como vientos severos y cargas sísmicas”, detallan, agregando que Bocamina II es la primera planta de su tipo en el país con esta estructura de cubierta de canchas de carbón.
El diseño tomó aproximadamente 10 semanas a partir de la firma del contrato y dos semanas para revisión y comentarios por parte del cliente. De ahí, aproximadamente ocho semanas para fabricar y enviar el primer embarque con materiales. “La producción y embarques continuarían ininterrumpidamente para dar tramo a la instalación sin que esta se detuviese. La instalación de la estructura duró 37 semanas aproximadamente, incluida la lucarna y sus pasarelas, más 8 semanas de revestimiento”, recuerdan desde la empresa.

Uno de los primeros pasos para la construcción de las canchas fue la preparación del terreno, la que según indican desde Geométrica, básicamente tomó consideraciones similares a las que se podrían tomar en obras parecidas de estructuras convencionales. “El suelo debe cumplir con cierta resistencia y en caso de no hacerlo se pueden hacer mejoras al mismo o colocar pilas o pilotes para llegar a un estrato estable que pueda tomar la carga de la estructura, aunque cabe mencionar que en este caso, las estructuras son muy livianas y muchas veces la carga que domina el diseño es la de viento y no la gravitacional producida por la estructura”, explican.

Para ir logrando la característica forma del domo, se utiliza un software que controla la logística de un gran número de partes distintas, desde el diseño, pasando por la manufactura y hasta su instalación. “Cada componente es hecho a la medida, luego es marcado y pre-clasificado en subestructuras en el orden exacto que la estructura requiere para construirse”, explican desde Geométrica, agregando que una vez terminado el diseño básico se divide el “Freedome” (estructura) en varias subestructuras de dos toneladas cada una. “Cada subestructura se embala dentro de una caja metálica. Esta división permite nuestro proceso “kanban” – un flujo de trabajo que ejecuta y entrega el producto de la manera planeada y a tiempo”, detallan desde la compañía, agregando que las subestructuras que se instalan primero, se fabrican primero. De ahí en adelante, toda la fabricación se ejecuta en base a estas subestructuras las cuales son clasificadas y embaladas según la secuencia de instalación.

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Construcción e instalación
El sistema utilizado para estos domos se compone por barras formadas por tubos de acero galvanizado y conectores de aluminio que las unen en sus extremos. Esta conexión entre barras es puramente mecánica, eficiente y no requiere soldadura. Una vez que los tubos han sido insertados en el conector, se sujetan las partes mediante rondanas de acero y un perno roscado que atraviesa el conector de extremo a extremo. Adicionalmente, existen componentes como los insertos y postes. Según explican desde Geométrica, los tubos poseen tres conjuntos de datos importantes en el armado de la estructura: las características dimensionales, los números de identificación y la orientación. “Un conector Geométrica es una extrusión de aluminio con un arreglo de ranuras. La geometría interna de las ranuras corresponde con el patrón dentado formado por el aplastado en los extremos de los tubos y la longitud del conector depende del diámetro y de los ángulos de aplastado de los tubos que se unen a él”, detallan desde la empresa.

La importancia de los postes en el comportamiento estructural radica en que transfieren esfuerzos entre las dos capas haciéndolas trabajar en conjunto. “Un conector o dos conectores y un poste forman un ensamble donde se unen varios tubos. Las partes de un ensamble se sujetan mediante rondanas, un perno o varilla roscada y tuercas. A su vez, el conjunto de conectores, insertos, poste, perno, tuercas y rondanas constituyen un ensamble”, explican desde Geométrica.

Respecto al proceso de armado del domo, se realiza incrementalmente, agregando “arañas” a las partes ya montadas sobre cada frente de trabajo. “Una araña es un sub-ensamble de la estructura que generalmente consiste en un conector y tres tubos. De esta forma se dan dos actividades principales: el armado de las arañas en el suelo y la instalación de estas en el frente de trabajo”, cuentan desde la compañía. Para instalarlas se izan, unen a la estructura y sujetan las partes del ensamble. Según explican desde la empresa, para el cierre de la estructura, no existen diferencias al instalar las últimas arañas. “No se requiere mucho trabajo con las torres ya que el domo ya alcanzó o está por alcanzar su forma definitiva, por lo que se procede a anclarla definitivamente a los apoyos mientras se instalan los polines y posteriormente, se instalan los paneles de recubrimiento”, detallan.

Cubierta
Los domos cuentan con una “envoltura” compuesta por paneles de acero corrugado galvanizado y pintado, que cubren el 94% del área superficial. El resto es protegido por paneles traslúcidos de acrílico en un perfil que hace juego con los anteriores, para permitir que ingrese la luz natural. En el ápice, se instaló una abertura de aireación de 20 m de diámetro. La función principal de la cubierta es “tapar” la estructura para mantener el material protegido de los elementos climáticos, así como evitar la propagación del polvo hacia las comunidades vecinas. “Los paneles de revestimiento vienen en diferentes longitudes para su instalación con el objetivo de ser acomodados en 6 a 12 gajos siguiendo el perfil de la curvatura de la estructura principal, los cuales se izan a su posición utilizando un aditamento que impida que se atoren contra la estructura o contra otros paneles previamente instalados”, explican desde Geométrica, agregando que tanto los paneles como todas las molduras se fijan a los polines utilizando tornillos auto-taladrantes. En cuanto al proceso de instalación como tal, se ubican en primer lugar los paneles de subcumbrera en las líneas de intersección de los gajos. Posteriormente se instalan los paneles principales iniciando al centro del gajo y procediendo hacia un lado y otro. Después se coloca el revestimiento de manera perimetral y ascendente, asegurándose de mantener todo el perímetro aproximadamente al mismo nivel.

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Desafíos y beneficios
Dentro de los desafíos enfrentados para el desarrollo de los domos se encuentra el diseño de la estructura, ya que para dar la forma libre, fue necesario realizar un estudio de túnel de viento, para el cual se hicieron maquetas a escala de las estructuras. Así y por medio de este estudio, se definieron las cargas de viento que estarían actuando sobre las mismas, lo que garantizó la consideración de cualquier aumento de carga de la presión del viento debido a la forma de la estructura, dejando así preparada la estructura para tomarla. Otro desafío fue la logística de la programación del armado ya que las estructuras cuentan con un gran número de piezas, todas distintas entre sí, lo que significaba que la fabricación y envío del material a la obra debía ser coordinado para que el “rompecabezas” se pudiera armar sin contratiempos. “Para dar cumplimiento a las entregas, se estableció un programa preestablecido. La producción y embarque debía continuar sin interrupciones para evitar que el montaje se detuviese, por tanto el programa y logística debían ser respetados”, explican desde Geométrica.

Respecto de los desafíos en cuanto a la instalación y construcción, desde la empresa cuentan que el armado e izaje de módulos iniciales para desplante de la estructura se hizo formando un perímetro extenso y se resolvió con un pre diseño que definió el tamaño óptimo de los módulos para su armado en piso e izaje. “Una vez izados todos los módulos se continuaba con el armado perimetral de toda la estructura de forma regular y hacia arriba, siendo la primera vez que se armaba una estructura de forma perimetral con un perímetro tan extenso y prolongado. Esto tenía un grado de dificultad en el sentido que de no contar con la precaución y cuidados adecuados la estructura podía deformarse, complicando la instalación”, explican. Para lograr el armado y minimizar las deformaciones se utilizaron torres de apuntalamiento. El procedimiento requería seguir con un armado simultáneo y regular en todo su perímetro.

En cuanto a los beneficios que entrega la estructura para esta cobertura, está el hecho de que se alcanzan dimensiones difíciles de lograr con estructuras más convencionales de vigas de acero. Adicionalmente, el sistema constructivo entrega ventajas en el diseño personalizado y huella ambiental, entre otros. Así, gracias al uso de esta tecnología, la central Bocamina II es la primera planta en el país en contar con estas estructuras para cubrir canchas de carbón, las que ayudan a cumplir con el cuidado del medio ambiente.

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Post Author: cmineracdt