Las plantas solares a gran escala rara vez cuentan con un terreno perfectamente llano. Para los desarrolladores, propietarios, ingenieros y EPC, un terreno irregular plantea una decisión de diseño importante: remodelar el terreno mediante nivelación o elegir un seguidor solar que se adapte mejor al terreno existente.
Los seguidores solares que se adaptan al terreno pueden ayudar a reducir la nivelación y la alteración del terreno, pero el resultado depende de más factores que el propio sistema de seguimiento. El levantamiento topográfico, el diseño de obras civiles, la ingeniería de cimentaciones, la planificación de postes y el control de calidad sobre el terreno deben coordinarse desde el principio.
Con una variación del terreno de hasta 2° entre postes, ARRAY OmniTrack® está diseñado para adaptarse a los cambios del terreno, al tiempo que facilita un proceso coordinado desde el diseño hasta la instalación. Su rendimiento específico en cada proyecto depende de la capacidad del equipo para integrar el modelo del terreno, el plan de nivelación, el diseño de las cimentaciones y la ejecución sobre el terreno.
Esa coordinación fue el tema central del webinar de ARRAY, «El plan de seguimiento del terreno: aspectos esenciales del diseño para una instalación sin contratiempos». Expertos de ARRAY, Kimley-Horn y Burns & McDonnell compartieron sus puntos de vista sobre cómo los equipos de proyecto pueden reducir las sorpresas y crear un proceso de instalación más predecible.
Las siguientes cinco prácticas resumen las preocupaciones de los desarrolladores, propietarios, equipos de ingeniería y EPC que evalúan proyectos con seguidores solares que se adaptan al terreno.
- Realizar un levantamiento topográfico lo más preciso posible.
- Elaborar conjuntamente el plan de nivelación preliminar y la huella de los seguidores.
- Optimizar los movimientos de tierra, las cimentaciones y la estructura de acero como un sistema integrado.
- Actualizar el layout de los postes del proyecto con las condiciones reales tras la nivelación del terreno.
- Verificar la altura de los postes antes de que comience el montaje de los seguidores.
Gráfico que muestra el estado antes y después, con la vista del diseño, las condiciones reales tras la nivelación y los planos actualizados de los postes.
Realizar un levantamiento topográfico lo más preciso posible
Los datos topográficos son uno de los elementos más importantes para un proyecto que sigue el terreno. En las primeras fases del desarrollo, ayudan a los equipos a evaluar si la tecnología de seguimiento del terreno es adecuada para el proyecto e identificar dónde puede resultar más adecuado llevar a cabo la construcción.
A medida que avanza el diseño, los datos topográficos sirven de base para la hidrología, los planos de nivelación y las cotas de los postes. A medida que se acerca la fase de construcción, se convierten en la base del plano de postes. Dado que la geometría del seguidor solar está vinculada a la superficie topográfica, las consecuencias de unos datos inexactos u obsoletos cobran mayor importancia a medida que avanza el proyecto.
Durante el webinar, Jon Manning, de Kimley-Horn, explicó que la precisión de los datos topográficos puede variar en función del método de recopilación, la cobertura del terreno, la antigüedad de los datos y los métodos de procesamiento de los mismos. El LiDAR, la fotogrametría, los levantamientos topográficos sobre el terreno y otros métodos pueden resultar adecuados en diferentes circunstancias. Lo importante es comprender las limitaciones de los datos disponibles y comunicárselas a la persona de ingeniería responsable del proyecto.
El objetivo no es simplemente obtener datos topográficos. Los equipos deben determinar si los datos son lo suficientemente precisos para la fase de diseño actual y planificar nuevos levantamientos topográficos o actualizaciones del diseño cuando no lo sean. Un modelo del terreno fiable proporciona al equipo del proyecto una base más sólida para evaluar la nivelación, las cimentaciones y la geometría de los seguidores solares.
Elaborar conjuntamente el plan de nivelación preliminar y la huella de los seguidores
La tecnología de seguimiento del terreno puede reducir los movimientos de tierra asociados a las limitaciones del seguidor solar, pero no elimina la necesidad de un diseño de obra civil. Un plan de movimientos de tierra también debe tener en cuenta las carreteras, el drenaje, el control de la erosión, el equilibrio de los movimientos de tierra, los requisitos locales y la viabilidad general de la construcción.
El plan de nivelación es el punto de encuentro entre el diseño de obras civiles y la tecnología de seguimiento del terreno. Los equipos de ingeniería civil trabajan con los datos de planificación de los seguidores solares y los postes para determinar dónde es necesaria la nivelación, mientras que los equipos de ingeniería estructural y de cimentaciones evalúan las alturas de los postes, los requisitos de excavación y los supuestos de cimentación.
Este proceso es iterativo. A medida que se desarrolla el plan de nivelación, el equipo debe confirmar que la superficie propuesta sigue siendo compatible con la flexión, la altura y las restricciones estructurales del seguidor solar. De no ser así, los equipos de ingeniería pueden evaluar si conviene ajustar el plan de nivelación, el perfil del seguidor solar, el diseño de las cimentaciones u otra variable del proyecto.
Las estimaciones preliminares de corte y relleno basadas únicamente en la geometría del seguidor solar pueden no reflejar las cantidades finales de nivelación del proyecto. Iniciar la coordinación con antelación ofrece al equipo más opciones para evaluar esas compensaciones antes de que el diseño resulte difícil o costoso de modificar.
Instalación de un seguidor sobre el terreno. Foto y diapositiva cedidas por Burns & McDonnell.
Optimizar los movimientos de tierra, las cimentaciones y la estructura de acero como un sistema integrado
El diseño adaptable al terreno no consiste en minimizar una variable a costa de todo lo demás. Los equipos de proyecto deben encontrar un equilibrio entre:
- Movimientos de tierra y alteración del terreno.
- Flexión de los seguidores solares.
- Exposición mínima y máxima de los postes.
- Longitudes de los postes y tonelaje de acero.
- Requisitos de cimentación.
- Adquisición y organización de las fases de obra.
- Tolerancias de instalación.
- Viabilidad de la construcción sobre el terreno.
Cambiar una variable puede afectar a varias otras. Desde una perspectiva de EPC, Drew Powers, de Burns & McDonnell, destacó la importancia de equilibrar la eficiencia en el uso de materiales con la capacidad del equipo para instalar el seguidor con éxito.
Una decisión que reduzca la nivelación del terreno puede aumentar el número de postes o la cantidad de acero necesaria. Una decisión que reduzca el acero puede generar más variaciones en el aprovisionamiento y la instalación. La mejor combinación es específica para cada obra y depende del terreno, las condiciones geotécnicas, el calendario y el enfoque del montaje.
Los ejemplos del webinar mostraron por qué la ingeniería de cimentaciones y la viabilidad de la construcción deben formar parte del debate desde el principio. Encargar cada poste con una longitud optimizada individualmente puede reducir las cantidades teóricas de acero, pero una variación excesiva puede dificultar la preparación, distribución e instalación de los postes.
Resultados del modelo 3D del seguidor solar con seguimiento del terreno, en los que se muestran los perfiles de diseño del tubo de torsión sobre una superficie de terreno proporcionada.
Resultados del modelo 3D del seguidor solar con seguimiento del terreno, en los que se muestran los perfiles de diseño del tubo de torsión sobre una superficie de terreno proporcionada. Zonas en rojo = zonas de nivelación propuestas para cumplir con las alturas requeridas de los seguidores solares.
Actualizar el layout de los postes del proyecto con las condiciones reales tras la nivelación del terreno
En los proyectos con OmniTrack, el plano de los postes constituye un nexo fundamental entre el perfil del seguidor y el terreno. En la práctica, define dónde debe instalarse cada poste y establece el perfil previsto de la fila de seguidores.
El proceso de planificación de los postes suele desarrollarse a lo largo de cuatro fases:
- Análisis preliminar del terreno: el equipo evalúa el terreno existente y elabora un perfil inicial del seguidor.
- Nivelación y coordinación del diseño: el equipo encargado de la ingeniería civil, estructural y de cimentaciones perfecciona conjuntamente el plan de nivelación, la disposición de los seguidores solares y los cálculos de las cimentaciones.
- Diseño definitivo y suministro de postes: una vez que el diseño y el plan de nivelación están suficientemente avanzados, el equipo establece los requisitos de los postes y se encarga de la adquisición de los materiales.
- Levantamiento topográfico posterior a la nivelación y ajustes del plano de postes: una vez finalizada la nivelación, se compara el levantamiento topográfico diseñado con la superficie utilizada para elaborar el plano de postes. A continuación, el equipo de ingeniería determina si es necesario realizar actualizaciones antes de la instalación de los postes.
La cuarta fase es importante porque es posible que la superficie acabada no coincida perfectamente con el modelo digital y que el levantamiento topográfico original no represente con precisión todas las zonas de la obra.
Si la superficie final no se ajusta a los supuestos de diseño, es posible que el equipo de ingeniería tenga que ajustar el plano de postes y confirmar que el perfil revisado, el tipo y las alturas siguen cumpliendo con los requisitos. Dependiendo de la discrepancia, el equipo puede evaluar la reasignación de postes, una nivelación adicional limitada o un análisis de ingeniería adicional.
Drew continuó explicando que el aprovisionamiento de los postes suele realizarse antes del levantamiento topográfico posterior a la nivelación, debido a los plazos de entrega de los materiales. Su recomendación fue evitar pedir postes con longitudes excesivamente ajustadas y prever un margen adecuado en la estrategia de aprovisionamiento. Ese margen debe sopesarse con el coste y la complejidad que supone el exceso de acero.
Las ventajas que puede aportar el análisis de la ubicación y la elevación de los postes en lo que respecta a las cimentaciones, concretamente en cuanto al número de postes y a las operaciones de excavación y reperforación. Fotografía y diapositiva cedidas por Burns & McDonnell.
Verificar la altura de los postes antes de que comience el montaje de los seguidores
El equipo de hincado de postes, equipado con GPS, puede utilizar las coordenadas de diseño para ayudar a localizar con precisión la ubicación y la elevación de estos. También puede proporcionar datos de campo que ayudan a los equipos a supervisar la instalación e identificar posibles problemas durante la misma.
La instalación del GPS no sustituye al control de calidad. Antes de comenzar el montaje del seguidor solar, los equipos deben comprobar la elevación, la posición horizontal, la verticalidad y la torsión de los postes, comparando estos datos con los requisitos aplicables del proyecto y del fabricante. Corregir un valor atípico mientras el equipo de hincado aún está disponible suele ser más sencillo que abordar el mismo problema una vez instalados los tubos de torsión y otros componentes.
Tal y como subrayó Drew, el control de calidad debe formar parte de la instalación, no ser solo una inspección final. La verificación de los postes antes del montaje de los seguidores ayuda al equipo a identificar y corregir cualquier desalineación mientras el trabajo sigue siendo accesible.
Para conocer los requisitos técnicos, las tolerancias y los métodos de verificación sobre el terreno que respaldan este proceso, consulte la guía de cimentaciones de ARRAY OmniTrack®.
Diseño adaptado al espacio disponible
La tecnología de seguimiento que se adapta al terreno cambia algo más que la forma de una fila de seguidores solares. Cambia la forma en la que los equipos de topografía, ingeniería civil, ingeniería estructural y de cimentaciones, los equipos de compras, los fabricantes de seguidores solares y las empresas EPC coordinan su trabajo.
La lección fundamental es sencilla: el rendimiento del seguimiento que se adapta al terreno depende de algo más que de la flexión de los seguidores solares. Depende de la rapidez y eficacia con que el equipo del proyecto integre los datos topográficos, la nivelación, las cimentaciones, la planificación de los postes y la verificación sobre el terreno.
Cuando estas decisiones se coordinan, los seguidores solares que se adaptan al terreno pueden ayudar a los equipos a evaluar oportunidades para reducir la alteración del terreno, optimizar los materiales y crear un proceso más predecible desde el diseño hasta la instalación. Los beneficios reales dependen de cada obra y proyecto, pero los principios de ingeniería son de aplicación general.
Click here for other articles by this author