Verificación del desempeño sísmico de aerogenerador, del componente equipo generador cumpliendo proyecto NCh2369

Abstract

Los avances tecnológicos en el campo de la generación eólica han provocado un aumento en la implementación de aerogeneradores en la matriz de generación eléctrica del país, junto a las demás energías renovables no convencionales. En un país con alta sismicidad como el nuestro se debe diseñar para garantizar tanto la integridad estructural como la continuidad operacional de cualquier turbina de generación eléctrica. El objetivo de este trabajo de título es aplicar la metodología de verificación del desempeño sísmico de un equipo generador eléctrico, aplicando los requisitos establecidos en el capítulo 14 y más específicamente el subcapítulo 14.11 de campos eólicos. En el análisis de verificación sísmico se determinarán los desplazamientos relativos generados por efecto de un sismo en una turbina eólica de generación eléctrica con un generador eléctrico tipo de 5 MW, más específicamente se medirán deformaciones en los puntos de control ubicados en el centro del rotor del generador y en los descansos. La motivación de la tesis es realizar estudios que permitieran aportar antecedentes para el proyecto de la nueva norma NCh2369 a la fecha en etapa final en INN. El proyecto de norma NCh2369 tiene disposiciones obligatorias para el análisis sísmico con modelos integrados suelo-fundación-estructura de soporte-equipos, estableciendo requisitos que permiten verificar mediante estos modelos el suministro de los equipos por parte de los fabricantes para las condiciones sísmicas chilenas. Particularmente en el capítulo 14 Sistemas de Generación de Energía Eléctrica, se incluye diferentes tecnologías de generación eléctrica, una de las cuales corresponde a torres con turbinas eólicas de generación de energía renovable verde de amplio desarrollo de proyectos de inversión hoy a lo largo del país y fuertemente en zonas de región de Magallanes y Antártica chilena, donde se obtienen factores de planta de hasta 60%. Estos desplazamientos relativos no deben superar los límites establecidos por el fabricante, los cuales son de una magnitud de 40 a 150 micras, para lo cual el modelo de análisis de elementos finitos debe ser convergente en su malla para entregar resultados válidos. Esta verificación de desempeño sísmico se realiza para un sismo de servicio y para un sismo de diseño establecidos por el capítulo 14, permitiéndose solo para el caso del sismo de diseño un trip de protección del equipo si los desplazamientos relativos superan los límites definidos por el fabricante para la condición sísmica. La conclusión es la prevalencia del sismo vertical por sobre el horizontal en los puntos de control de deformaciones relativas del rotor generador eléctrico.