Un grupo de investigadores del Laboratorio de Aerodinámica y del Laboratorio de Mecánica Computacional, de la Facultad de Ingeniería de la UNNE, llevaron a cabo estudios de la incidencia de cargas de viento, en particular el conocido viento Zonda, sobre estructuras de uno de los parques de generación solar-fotovoltaica más grande del país, ubicado en la provincia de San Juan.
El Parque Solar “Iglesia-Estancia Guañizul” está ubicado en el Departamento Iglesia, a 201 kilómetros al noroeste de la capital de la provincia de San Juan.
Posee más de 287 mil paneles solares, montados sobre estructuras soportes (trackers) que les permiten seguir el movimiento del sol, y con una potencia instalada, en una primera etapa, de 80 MW, que lo posiciona entre los proyectos energéticos más importantes del país.
La zona donde está instalado el parque solar, una amplia llanura a 2.300 metros de altura sobre el nivel del mar, es una de las más favorables en cuanto a su potencial solar ya que posee una irradiación horizontal global estimada en 2353 kWh/m² (kilowatts-hora por metro cuadrado).
Por la naturaleza y magnitud del proyecto, una de las complicaciones más relevante es la presencia del viento Zonda, uno de los vientos regionales del país con características propias. Pese a ser uno de los vientos regionales más conocidos, en realidad son acotados los estudios sistemáticos sobre las cargas o acción del mismo, en particular en la zona donde se asienta el mencionado parque solar.
Ante ello, los responsables del proyecto Parque Solar “Iglesia-Estancia Guañizul” se contactaron con la Facultad de Ingeniería de la UNNE con el fin de tener asesoramiento de especialistas del Túnel de Viento “Jaceck Gorecky”, el núcleo de investigaciones experimentales del Laboratorio de Aerodinámica de la FI-UNNE.
El interés de la consulta era la realización de un análisis de cargas de viento sobre toda la superficie de paneles del parque solar, que se conforma como una superficie nueva a un metro de suelo y que, además, modifica su situación según la posición respecto al sol.
El equipamiento de paneles solares se asienta sobre soportes móviles o trackers, que siguen el sol en una dirección y se van ubicando de sur a norte. Cada tracker consta de 36 paneles sobre cada estructura. Al ser móviles, los paneles móviles pueden variar su rango de incidencia en 55 grados por lo que en las distintas posiciones presenta diferentes aspectos aerodinámicos al viento.
DETALLES DEL ESTUDIO
Para estudiar efectos de las cargas del viento sobre las estructuras soportes de los paneles solares del parque trabajaron dos grupos de investigadores de la Facultad de Ingeniería de la UNNE.
Por un lado, investigadores del Laboratorio de Aerodinámica, conformado por Adrián Roberto Wittwer, Mario Eduardo De Bortoli y Jorge Omar Marighetti, quienes realizaron el estudio de cargas de viento con modelos reducidos en el Túnel de Viento.
Por otra parte, se llevaron a cabo modelados numéricos realizados por Hugo Guillermo Castro, Javier Mroginski y Juan Manuel Podestá, investigadores integrantes del Laboratorio de Mecánica Computacional (LAMEC), de doble dependencia UNNE-CONICET.
El estudio aerodinámico se realizó en dos partes, según la escala dimensional de los modelos para la medición de cargas de viento medias y fluctuantes.
En el primer caso, se hicieron estudios de grupos de estructuras soportes para una superficie de, aproximadamente, una hectárea de paneles solares, con un modelo de 115 por 115 m, instaladas en la planta, y se estimó la distribución del viento y los efectos de “vecindad” (efectos del entorno cercano) en la configuración de las cargas de viento en grandes áreas.
En el otro estudio aerodinámico de viento previsto, se hizo el análisis de las cargas de viento en sistemas soportes aislados, un soporte de 16 paneles de 32 m de longitud, promedio. De esta manera se obtuvieron las configuraciones de cargas de viento generadas sobre los paneles de esa estructura aislada, registrando cargas medias y fluctuantes.
Los resultados de dichos estudios mostraron, principalmente, que la situación más comprometida, desde el punto de vista aerodinámico, se registra cuando el grado de incidencia del panel está en 20 grados de inclinación.
Utilizando registros e información de los estudios en el Túnel de Viento de la UNNE, se pudo verificar toda la estructura en relación a la configuración de cargas de viento.
Paralelamente a los ensayos en el Túnel de Viento, en el Laboratorio de Mecánica Computacional (LAMEC), se realizaron estudios con modelos numéricos.
En el desarrollo de modelos numéricos recayeron principalmente las estimaciones de los esfuerzos que debían soportar los elementos estructurales, que componen el parque solar.
Así, los investigadores de la Facultad de Ingeniería de la UNNE presentaron un informe del trabajo constituido por el modelo físico y el modelo numérico, que permitió contrastar e interactuar con las características de ambos tipos de modelos.
RELEVANCIA DEL ESTUDIO
“El informe fue muy bien aceptado por la empresa, pues estas plantas se prevén para 30 años de vida útil de los paneles o captadores solares, por lo cual se deben minimizar los riesgos y la información técnica se posiciona como clave en la gestión de estos emprendimientos” destacó el Ing. Jorge Omar Marighetti, del Laboratorio de Aerodinámica, uno de los investigadores responsable de los estudios.
Reiteró que no existe mucha información y mediciones sistemáticas del viento Zonda, pese a ser uno de los vientos más reconocidos en el país, por lo cual el trabajo realizado por la Facultad de Ingeniería de la UNNE se posiciona como uno de los estudios más sistemáticos que hoy se tiene para esa zona para ese viento.
Señaló que en el parque solar estudiado no sólo se expone al viento una cantidad de estructura en un terreno totalmente plano a 2.300 metros de altura, sino también que va variando su aspecto aerodinámico durante el día al estar conformado por sistemas móviles.
“Suponiendo un viento constante, los trackers van variando su aspecto aerodinámico, y ese era un problema que no se podía resolver sin estudios previos” expresó el ingeniero Marighetti.
Comentó que en el parque solar se había registrado un accidente debido al viento por el cual se dañaron paneles solares, lo que motivó a los responsables del proyecto a optar por la realización de estudios de cargas de viento ya que el viento Zonda a esa altura es bastante violento.
El investigador de la UNNE comentó que, tras la entrega del informe a la empresa a cargo del parque solar, mantuvo un nuevo contacto con el responsable argentino de la empresa para avanzar en otros estudios más complejos.
Ya definida la carga de viento y los esfuerzos estructurales, a futuro se piensa avanzar en ensayos dinámicos, que son básicamente algunos esfuerzos estructurales que varían en el tiempo.
“La realización de este estudio demostró la capacidad científico-tecnológica desarrollada por los investigadores del Túnel de Viento y de LAMEC, de la Facultad de Ingeniería, así como el gran potencial de transferencia de las investigaciones que se llevan a cabo y que muchas veces la sociedad local y regional desconoce” finalizó el Ing. Marighetti.
En el caso del Laboratorio de Aerodinámica de la Facultad de Ingeniería de la UNNE, desarrolla trabajos de investigación y consultoría vinculados a la acción del viento sobre estructuras desde 1993. Los resultados obtenidos en los distintos proyectos han sido publicados en numerosos artículos en revistas especializadas y congresos, y permitieron realizar sugerencias que fueron incorporadas a la nueva versión del “Reglamento Argentino de acción del viento sobre las construcciones”.
El Laboratorio está fuertemente orientado a la investigación experimental y cuenta con equipos de medición de alta tecnología. El núcleo de las instalaciones experimentales es el Túnel de Viento “Jacek Gorecki”, que es un túnel cuya cámara de ensayos es de 2.4 m de ancho x 1.8 m de alto x 22.4 m de largo.
En tanto, el Laboratorio de Mecánica Computacional (LAMEC, UNNE-Conicet), fue creado para buscar soluciones innovadoras en ingeniería, física y otras ciencias. El LAMEC funciona en la órbita del Instituto de Modelado Tecnológico del (IMIT, UNNE-Conicet) y con sede en el Departamento de Mecánica Aplicada de la Facultad de Ingeniería de la UNNE.
