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II Máster Energía Solar y Renovables

Módulo: Energía eólica

Tema 6: Obra civil e Infraestructura eléctrica de un Parque Eólico

II Máster de Energía Solar y Renovables: Módulo Energía Eólica Índice Tema 6: Obra civil e Infraestructura eléctrica de un Parque Eólico

1. Obra civil. 1.1. Introducción. 1.2. Viales de acceso.

1.2.1. Dimensiones. 1.2.2. Pendientes: transversal y longitudinal. 1.2.3. Radios de curvatura. 1.2.4. Gálibo de paso del transporte. 1.2.5. Drenajes. 1.2.6. Diseño, composición y ejecución.

1.3. Plataformas de montaje y acopio de materiales. 1.3.1. Características: dimensiones y composición.

1.4. Cimentación: Zapatas. 1.4.1. Estudio geotécnico. 1.4.2. Tipos de zapatas. 1.4.3. Virola. 1.4.4. Hormigón. 1.4.5. Ejecución.

II MÁSTER ENERGÍA SOLAR Y RENOVABLES_MÓDULO ENERGÍA EÓLICA 2

II Máster de Energía Solar y Renovables: Módulo Energía Eólica Índice Tema 6: Obra civil e Infraestructura eléctrica de un Parque Eólico

2. Infraestructura eléctrica. 2.1. Introducción. 2.2. Conducciones eléctricas de parque.

2.2.1. Obra civil. 2.2.2. Conductores. 2.2.3. Cálculo de conductores.

2.3. Celdas 20 o 30 kV. 2.4. Puesta a tierra. 2.5. Cableado de mando y señalización. 2.6. Subestación de parque. 2.7. Línea de evacuación a red. 2.8. Conexión a la red eléctrica.


1. Obra civil

La obra civil de un parque eólico comprende:

- Cimentación del aerogenerador.

- Viales de acceso y Plataformas de acopio y montaje de aerogeneradores.

- Zanja de canalización eléctrica.

Para la instalación de un aerogenerador es necesario la construcción de una cimentación que sea capaz de sostener al aerogenerador.

Para poder acceder al parque eólico y a las distintas alineaciones de aerogeneradores que lo componen, se proyectarán viales de acceso y plataformas de acopio y montaje para la instalación y puesta en marcha de los aerogeneradores. Además, estos viales permanecerán durante el periodo de explotación del parque eólico para las operaciones de mantenimiento de los aerogeneradores.

Dentro de la obra civil, también deberá considerarse la zanja de canalización eléctrica de la evacuación de los aerogeneradores hacia la subestación de parque.


1.1. Introducción

1. Obra civil

La normativa de aplicación para el diseño y construcción de la obra civil de un parque eólico son las siguientes:

- Pliego de prescripciones técnicas generales para obras de carreteras y puentes PG-3, con la última revisión de los artículos del pliego vigente en el momento de ejecución de la obra civil del parque.

- Norma 6.1.-IC “Secciones de firme”.

- Norma 3.1.-IC “Trazado”.

- Norma Básica de Edificación NBE-AE/88 y/o Eurocódigos.

- Instrucción 5.2.- IC “Drenaje superficial”

- Orden circular 17/03: Recomendaciones para el proyecto y construcción del drenaje subterráneo en obras de carretera.

- Instrucción de hormigón estructural (EHE-08).


1.1. Introducción

1.2. Viales de acceso

Los viales de un parque eólico podemos considerar por un lado, los viales de acceso al parque y por otro lado los viales interiores de la instalación.

• Viales de acceso

Son los accesos generales al parque que se realizarán desde cualquier carretera de la Red de Carreteras generales (a excepción de autovía o autopistas).

• Viales interiores

Los accesos específicos a los aerogeneradores se realizarán mediante viales de nueva construcción, cuyo diseño se ha realizado a partir de las especificaciones técnicas de infraestructura facilitadas por el tecnólogo o fabricante de los aerogenerador.

En la medida de los posible, los viales seguirán el trazado de los viales existentes del emplazamiento.



Los viales de acceso deberán tener unas dimensiones tales que puedan circular los transportes con el material, normalmente de 5 metros de anchura. Mientras que las dimensiones de los viales interiores, pueden tener una anchura mayor si el montaje mecánico de los aerogeneradores de una misma alineación se realiza sin desmontaje de grúa entre las diferentes plataformas.

Si se realiza desmontaje de la grúa entre aerogeneradores, el ancho de los viales interiores deberá ser de 5-6 metros. Sin embargo, si no se realiza desmontaje de grúa, la anchura de los viales puede llegar a alcanzar de 8-10 metros dependiendo de las dimensiones de la grúa. Tras la finalización de los trabajos de montaje, los viales interiores serán regenerados, siendo su ancho reducido a 5-6 metros.


1.2.1. Dimensiones


En los viales de acceso y en el diseño de los viales interiores se deberán evitar, en la medida de lo posible, las pendientes tanto transversales como longitudinales.

Pendiente transversal

Las pendientes transversales máximas y mínimas admisibles en los viales de acceso a parque serán del 2 % y del 0,2 %. En cambio en los viales internos de parque se diferenciara si hay movimiento interno de la grúa, siendo el valor máximo y mínimo igual que en los viales de acceso a parque (máximo 2% y mínimo 0,2 %) y con desplazamiento interno de la grúa, se reducirán, siendo la pendiente máxima del 0,5 % y la mínima 0,2 %.

Pendiente longitudinal

Debido a la complicada orografía que se suele presentar en los parques eólicos, se podrán exceder las pendientes longitudinales siempre que se emplee como firme una capa de hormigón de firme, o bien, como pavimento de la capa de firme una mezcla bituminosa, consiguiendo un firme rugoso para mejorar la tracción de los transportes.


1.2.2. Pendientes: transversal y longitudinal


Las pendientes máximas que podemos encontrar en los viales del parque eólico, aunque dependerá de las especificaciones técnicas de infraestructura particulares de cada tecnólogo, pueden ser:

Además, tanto en viales de acceso como en los viales internos, se recomienda una pendientes mínimas tanto para curvas como rectas, para reducir en lo posible el tiempo de evacuación del agua superficial en el vial. La pendiente mínima serán del 0,5-1 %.


1.2.2. Pendientes: transversal y longitudinal

Pendientes longitudinales máximas

Vial de acceso al parque eólico

Tramo recto Tramo curvo

10-13 % sin hormigonar si pendiente < 200 m >13 % hormigonado

6-7 % sin hormigonar >10 % hormigonado

Vial interno del parque eólico

7-10 % 7-10 %


Los radios de las curvas tanto de los viales de acceso a parque como de los viales internos del parque, vendrán determinados generalmente por la longitud de las palas a transportar, aunque en determinadas configuraciones sea otro transporte el más restrictivo para los accesos.

Para el caso general de las palas, debido a su longitud, anchura y peso, estas deben ir asentadas sobre la plataforma en sus dos extremos y en el centro. Además, cuanto menor sea el radio de curvatura de la curva de acuerdo, mayor habrá de ser el ancho del vial (diferencia entre radio exterior e interior) en la curva, es decir, sería necesario un sobreancho del vial en la curva. También, para el transporte de las palas será necesario que no exista ningún obstáculo ni en la zona interior ni en la zona exterior, debido al vuelo de la pala sobre el transporte.


1.2.3. Radios de curvatura


El gálibo libre de paso de los transportes con el material para el montaje de los aerogeneradores, vendrá determinado por el material más alto sobre el transporte, generalmente el primer tramo del fuste del aerogenerador por ser el de mayor diámetro.


1.2.4. Gálibo de paso del transporte

«Dentro de las actuaciones necesarias sería el aumento de altura libre sobre el vial de tanto líneas eléctricas como de telefonía, y su señalización con un

gálibo de seguridad»


El sistema de drenaje superficial deberá estar dimensionado para recoger las aguas de lluvia procedentes de la capa de rodadura así como las aguas recogidas a pequeños cauces naturales de escorrentía que son interceptados por el vial, o incluso, en los casos en que proceda, para dar continuidad a los cauces naturales de mayor envergadura también interceptados.

Para el cálculo se considerará un período de retorno de 25 años.


1.2.5. Drenajes


Se dispondrán cunetas para drenaje longitudinal, de aproximadamente 60 cm de anchura y 30 cm de profundidad, a fin de preservar los viales de la acción erosiva del agua. Asimismo, se colocarán drenajes transversales en las vaguadas y donde sea necesario desviar las aguas de escorrentía. Estos drenajes serán prefabricados, de hormigón vibrocomprimido o PVC y de tal diámetro que soporte el cauce del agua (aprox. 400 mm).

Las pequeñas obras de drenaje transversal que se coloquen atravesando los viales deberán ir apoyadas sobre una base de relleno de 10 cm de espesor de hormigón de limpieza H-20 N/mm2. Además deberán ser hormigonadas con hormigón ligero, de modo que la obra de drenaje actúe de encofrado perdido, garantizando un recubrimiento mínimo de 5 cm en laterales y parte superior del conducto.

Finalmente se rellenará la parte superior de la zanja hasta cota de capa de rodadura con el mismo material empleado en las secciones del camino que no tienen drenaje. La pendiente de estos conductos deberá ser suficiente para permitir el desagüe evitando aterramientos en la entrada y no demasiada para evitar fuerte erosión en la salida (aproximadamente 2%).


1.2.5. Drenajes


El diseño de los viales se realizará mediante rasantes que aseguren un mínimo movimiento de tierras y, de esta manera, se reduzca el impacto sobre el medio ambiente.

En este sentido, se procurará que la traza discurra en desmonte abierto en la ladera, evitando trincheras siempre que sea posible. Donde sea posible, se llevará parte del camino en terraplén, empleando productos del desmonte para compensar volúmenes en la medida de lo posible, minimizando asimismo el transporte de exceso de tierras a vertedero.

Perfil longitudinal vial parque eólico


1.2.6. Diseño, composición y ejecución


La ejecución de los viales comprende una primera fase de apertura de la traza, con desbroce y retirada de la capa de tierra vegetal, hasta localizar un material suficientemente compactado válido como soporte del nuevo vial.

Los materiales empleados en la formación de los viales dependerán del tipo de suelo existente en cada emplazamiento; en cualquier caso, se parte de una sección tipo de vial compuesta por una primera capa de material previamente seleccionado (de espesor variable, aproximadamente 20-40 cm), debidamente compactado, y una segunda capa de rodadura de zahorras naturales ó artificiales.

En sus bordes laterales llevarán una cuneta de desagüe, de 0,60 m de anchura y 0,30 m de profundidad.

Sección tipo de viales




La tierra vegetal retirada será acopiada convenientemente, separada del resto de material de excavación. Es importante garantizar la conservación de sus propiedades durante el periodo de acopio, por lo que no se acopiará con más de dos metros de altura y se evitara, en la medida de lo posible, que se produzcan arrastres de material. En caso necesario se habilitará una zona de acopio, debidamente preparada, para trasladar allí la tierra vegetal hasta su reutilización en la regeneración de taludes, zanjas y plataformas de montaje.

Las características generales y composición granulométrica de la capa de rodadura deberá ser acorde al apartado de zahorras del PG3:

Zahorra artificial: material formado por una mezcla de áridos, total o parcialmente machacados, en la que la granulometría del conjunto de los elementos que la componen es de tipo continuo.

Zahorra natural: material formado por áridos no triturados, suelos granulares, o una mezcla de ambos, cuya granulometría es de tipo continuo.




La compactación de las diferentes capas de la sección del vial deberá hacerse por diferentes capas y siempre con agua. Según el PG-3:

- La extensión de las tongadas no será de más de 30 cm.

- El grado de compactación para la subbase de viales mediante una capa de material procedente de excavación o zahorra natural será tal que la densidad seca tras compactación sea del 95 % del Próctor normal o superior.

- El grado de compactación de la capa de zahorra artificial (capa de rodadura) será tal que la densidad seca tras compactación sea del 98 % del Próctor modificado.

Para la comprobación de la compactación de viales y plataformas se realiza ensayos de densidad in situ. Dentro de los métodos de determinación de la densidad in situ es mediante el método con densímetro nuclear.



1.3. Plataformas de montaje y acopio de materiales

En las plataformas de montaje y acopio de material diferenciaremos entre:

- Plataformas intermedias.

- Plataformas de final del vial.

Las plataformas intermedias serán normalmente de planta rectangular, con unas dimensiones mínimas e inclinación, de acuerdo con las especificaciones constructivas del fabricante del aerogenerador. Las dimensiones de las plataformas serán función del tamaño del aerogenerador a instalar. Además, unas dimensiones reducidas de plataformas dificulta el montaje del aerogenerador, por lo que el coste del aerogenerador se encarece.


1.3.1. Características: dimensiones y composición


Las plataformas final de vial servirán para el giro de los transportes por lo que será necesario la construcción de semiembudos que permitan la maniobrabilidad.

Si se trabaja con grúas de celosía, se hace necesario disponer de un espacio recto adicional, de aproximadamente 3 x 70 m, para realizar las labores de montaje de los tramos de celosía con una grúa auxiliar.




• Dimensiones

Las dimensiones de las plataformas de montaje pueden ser las siguientes, aunque estas dimensiones serán condicionadas por el fabricante del aerogenerador:

• Pendiente

La superficie de la plataforma tenga una pendiente mínima del 0,2 % y máxima del 1 %, para poder drenar el agua superficial, no aceptándose en ningún caso superficies cóncavas que darían lugar a la formación de charcos y consiguiente peligro de fluencia del material tras la aplicación de grandes presiones. Además, se tendrá cuidado de que la superficie de plataforma o zona de acopio no drene en ningún caso hacia el vial de acceso a la misma.



Dimensiones Plataformas intermedias Plataformas final de vial

Torres 60-80 m Torres 80-100 m Torres 60-80 m Torres 80-100 m

Reducidas 25x35 m 30x35 m 30x35 m +

Semi-embudos 35m x 40m

Estándar 40x44 m 44x44 m 45x44 m +

Semi-embudos 44x49 m


La composición de la zona de trabajo de vehículos y grúas, constará de una buena explanada tipo E2 ó E3, según la norma 6.1.-IC “Secciones de firme”, con una capacidad portante en el nivel superior de al menos 4 Kg/cm2 manteniéndose este valor hasta una profundidad de al menos 5-6 m. El grado de compactación será tal que la densidad seca tras compactación sea del 95 % del Próctor normal o superior. En los casos en que sea necesario se aplicará una capa de zahorra artificial de 30 cm de espesor, compactada hasta el 98 % del Próctor modificado.

La cota de explanación será preferiblemente la correspondiente a la virola de cimentación o ligeramente superior; en ningún caso se situará la plataforma por debajo de dicha cota. Si la cota es superior la virola, será necesario la construcción de una rampa o camino de llegada para el acceso al aerogenerador.

Tras la finalización de los trabajos de montaje será necesario proceder a la regeneración de las plataformas, aprovechando para ello la tierra vegetal que se hubiera retirado de la zona.



FOTOS

Fotos/1_Estaciones de medida


Antes de realizar el montaje del aerogenerador se deberá realizar un ensayo de carga a la plataforma para comprobar el módulo de deformación de capas de terraplenes y de firmes.

Para determinar el módulo de deformación de las capas compactadas de suelo, se utilizan equipos ligeros de impacto que realizan ensayos de placa de carga dinámica de 300 o 6000 mm de diámetro, utilizando un elemento de carga, y un dispositivo electrónico de medida de los movimientos de la placa.

Según la norma 6.1.-IC “Secciones de firme”, una explanada tipo E2 deberá tener un módulo de compresibilidad en el segundo módulo de compresibilidad de Ev2≥120 Mpa y la relación de módulos de compresibilidad será Ev2/Ev1 <2,2.



1.4. Cimentación: zapatas

Para la construcción de un parque eólico es necesario realizar un estudio geotécnico del suelo en el emplazamiento, con los siguientes objetivos:

- Caracterización geológica, geotécnica, geoeléctrica, hidrogeológica y sismoresistente, del emplazamiento del proyecto.

- Determinación de las condiciones de cimentación en los emplazamientos del o de los aerogeneradores.

- Evaluación de la excavabilidad de los materiales afectados por las obras de construcción de las cimentaciones y viales.

- Determinación de la aptitud de los materiales excavados para su potencial aprovechamiento en las labores de construcción de plataformas de montaje y viales.

- Determinación de la resistividad eléctrica de los materiales que constituyen el subsuelo en cada uno de los emplazamientos de los aerogeneradores.


1.4.1. Estudio geotécnico


Para la elaboración del estudio geotécnico, cuyo objetivo último es la definición de las condiciones de cimentación en cada uno de los emplazamientos de los aerogeneradores, es necesario obtener la siguiente información:

Cartografía geotécnica del emplazamiento, con documentación geológica y geotécnica existente y mediante una campaña de campo preliminar, donde se realizan calicatas, sondeos eléctricos verticales y estacionones geomecánicas, para el muestreo de los materiales en la franja más superficial del subsuelo, que permitirán definir la campaña de reconocimiento definitiva.

La campaña de reconocimiento definitiva, la cual contempla la realización de ensayos de penetración dinámica y sondeos a rotación con recuperación continua de testigo, ensayos de penetración estándar y al muestreo de los materiales que constituyen el subsuelo.


1.4.1. Estudio geotécnico


Del estudio geotécnico se conocerá la capacidad portante del suelo en el emplazamiento del aerogenerador, y dependiendo de esta se podrá seleccionar una tipología de zapata.

Los tipos de zapatas utilizados son:

- Zapata superficial.

- Zapata pilotada o micropilotada.

• Zapata superficial

Se realiza un diseño de zapata teniendo en consideración aspectos tales como el coste, el vuelco, las presiones en el terreno o el cortante para la obtención de dichas dimensiones. Estas zapatas se diseñan para que cumpla con las condiciones de estabilidad, vuelco y deslizamiento, como las condiciones estructurales, carga, flexión y cortante.


1.4.2. Tipos de zapatas


• Zapata pilotada o micropilotada

Si en el emplazamiento de un aerogenerador no cumple con la tensión admisible del terreno o se ha alcanzado el nivel freático del terreno, se podrá optar por la instalación de un encepado, es decir, una zapata con pilotes o micropilotes, o bien la utilización de un hormigón ciclópeo.

• Hormigonado ciclópeo

El hormigón ciclópeo es una mezcla hormigón pobre (baja resistencia) y piedras o bolos que aumenta la tensión admisible del terreno. Le ejecución requiere de una sobreexcavación del la cimentación, y relleno de la misma hace mediante este hormigonado hasta la cota necesaria para ejecutar una zapata superficial.


1.4.2. Tipos de zapatas


La virola es la parte de la torre que queda en el interior de la cimentación del aerogenerador. A partir de esta, se instalarán el resto de tramos que conformarán el fuste del aerogenerador.

La virola se instalará en el armado de la cimentación y dispondrá de unas patas y tuercas para su ajuste a la altura de canto de la cimentación.

- Nivelación: este tramo del fuste requiere la nivelación mediante gatos hidráulicos con un ajuste milimétrico, pues cualquier desnivelación de este elemento puede provocar una gran inclinación a la altura del buje del aerogenerador.

- Orientación: la virola nos indicará la entrada de los cables de evacuación de la energía y nos posicionará la puerta de entrada al aerogenerador.


1.4.3. Virola


El hormigón es el material resultante de la mezcla de cemento (u otro conglomerante) con áridos (grava, gravilla y arena) y agua. La resistencia del hormigón utilizado en la cimentación dependerá de la zapata proporcionada por el fabricante. Según la EHE, “La resistencia de proyecto fck no será inferior a 15 N/mm2 en hormigón en masa, ni a 25 N/mm2 en hormigones armados o pretensados”.

Normalmente la resistencia del hormigón armado de las losas de los aerogeneradores es de HA-30 o HA-35. Un ejemplo de especificación del hormigón de una zapata es:

En el suministro del hormigón se debe comprobar la consistencia del hormigón mediante el ensayo del cono de Abrams para medir la fluidez del hormigón según la UNE-EN 12350-2.

El ensayo consiste en rellenar un molde metálico troncocónico de dimensiones normalizadas, en tres capas apisonadas con 25 golpes de varilla y, luego de retirar el molde, medir el asentamiento que experimenta la masa de hormigón colocada en su interior.


1.4.4. Hormigón

Características del hormigón HA-30/F/25/IIA+H


• Control estadístico de la resistencia del hormigón durante el suministro

Para el control de su resistencia, el hormigón de la obra se dividirá en lotes, previamente al inicio de su suministro, de acuerdo con lo indicado en la EHE-08 Tabla 86.5.4.1. Para la zapata de la cimentación del aerogenerador se deberá realizar un lote por cada 100 m3 de hormigón utilizado en la losa.

La conformidad del lote en relación con la resistencia se comprobará a partir de los valores medios de los resultados obtenidos sobre dos probetas tomadas para cada una de las N amasadas controladas.

Se sacarán 6 probetas por amasada, y estas serán rotas a 7, 14 y 28 días. Siendo necesario alcanzar el 80% de su resistencia a los 7 días y el 100% a los 28 días.


1.4.4. Hormigón


La ejecución de la cimentación de un aerogenerador requiere de los siguiente procedimiento:

- Excavación del hueco de la zapata mediante medios mecánicos.

- Mejora del la capacidad portante del suelo mediante hormigón ciclópeo si fuera necesario. Rellenar mediante piedra hasta la cota del hormigón de limpieza y verter el hormigón pobre para mejorar las características del subsuelo.

- Hormigón de limpieza para proporcionar una superficie lisa para el ferrallado de la armadura.

- Ferrallado de la armadura inferior, según planos del tecnólogo. El acero empleado para toda la armadura será B500-SD, con diferentes diámetros.

- Introducción y posicionamiento de la virola en la excavación.

- Ferrallado de la armadura superior. Se introduce parte del hierro de la armadura por los orificios de la virola para la unión con la losa de hormigón.

- Será necesario un encofrado de la cimentación si se ha realizado una sobreexcavación. No es necesario si se realiza el hormigonado contra el terreno.

- Hormigonado de la losa de hormigón mediante un bomba de hormigonado.


1.4.5. Ejecución

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2. Infraestructura eléctrica

La infraestructura eléctrica de evacuación para verter la energía producida por un parque eólico a la red de transporte o distribución consta de:

- Conducciones eléctricas en el interior del parque eólico.

- Subestación de parque.

- Línea de evacuación a red.

- Conexión a la red eléctrica.

La energía generada en los bornes del generador de la máquina es inferior a 1.000 V. Esta energía producida ha de ser transportada hasta la conexión a la red, por lo que se hace necesario elevar la tensión para evitar pérdidas en el transporte. La tensión de generación se eleva a una tensión de 20-30 kV para su transporte desde los aerogeneradores hasta la subestación de parque eólico.

En la subestación de parque se encuentra el transformador que eleva la tensión a 66 o 132 kV para transportar la energía hasta el punto de conexión a red, normalmente una subestación de conexión a red que interconecta con líneas aéreas 220 o 400 kV.


2.1. Introducción


La normativa de aplicación para el diseño de la infraestructura eléctrica de un parque eólico son las siguientes:

- Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en líneas eléctricas de alta tensión y sus instrucciones técnicas complementarias ITC-LAT 01a 09. (RD 223/2008)

- Reglamento unificado de puntos de medida del sistema eléctrico. (RD 1110/2007)

- Reglamento electrotécnico para baja tensión y sus Instrucciones técnicas complementarias ITC-BT. (RD 842/2002)

- Instrucciones Técnicas Complementarias del Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación (MIE-RAT).

- Reglamento sobre condiciones técnicas y garantías de seguridad en centrales eléctricas, subestaciones y centros de transformación. (RD 3275/1982)


2.1. Introducción


La energía generada en bornes del aerogenerador no es válida para el transporte debida a las grandes pérdidas que produciría, por lo que ha de ser elevada para su transporte hasta el punto de conexión a red.

Las líneas de evacuación de los aerogeneradores hasta la subestación del parque se realiza a 20-30 kV, por lo que en cada máquina es necesario la instalación de un transformador que eleve la tensión de generación hasta la tensión del evacuación.

Las características de las conducción eléctrica en el interior del parque eólico son las siguientes:

- La tensión de generación se eleva a una tensión de 20-30 kV para su transporte desde los aerogeneradores hasta la subestación de parque eólico.

- Las conducciones de estas líneas se realizan mediante líneas subterráneas, por motivos ambientales.

- Las conducciones eléctricas se realizan mediante líneas de varios kilómetros.


2.2. Conducciones eléctricas en el interior del parque


Las canalizaciones eléctricas y de control en el interior del parque serán subterráneas. Los cables se instalarán bajo de dos formas:

- Directamente enterrados.

- Bajo tubo: La canalización eléctrica se instalará en el interior de un tubo de polietileno de alta densidad y doble pared (lisa la interior y corrugada la exterior), de diámetros 200 mm para conductores de media tensión.


2.2.1. Obra civil


La canalización de señalización y control se realizará mediante un tubo de polietileno de alta densidad y doble pared de 90 mm, independientemente del tipo de instalación.

Las zanjas tendrán una profundidad, que será definida por el proyectista, normalmente de 1,0 - 1,20 m y anchura variable en función del número de conductores a instalar en cada tramo.

Conjuntamente con los cables de potencia y señal, se instalará un conductor de cobre desnudo de 50 mm2 como electrodo de tierra directamente enterrado en el fondo de la zanja, a lo largo de todo su recorrido.

La entrada y salida de cables en los aerogeneradores se realizará mediante tubos de las mismas características y sellados en sus extremos para evitar el deterior de roedores.


2.2.1. Obra civil


• Cruzamientos

En aquellos puntos donde las zanjas crucen viales o caminos existentes, se reforzará la canalización mediante un relleno de hormigón en masa. También se reforzarán del mismo modo aquellos tramos de canalización sobre los cuales se pueda prever el tránsito de vehículos, bien durante las obras o bien posteriormente durante la fase de explotación del parque. Es necesario la instalación de tubos de reserva a fin de posibilitar futuras ampliaciones sin necesidad de producir nuevas afecciones a dichos servicios.


2.2.1. Obra civil

• Arquetas de empalme de conductores Cuando los conductores no se pueden tender en tramos de toda su longitud es necesario realizar empalmes intermedios, que pueden realizarse directamente en la zanja o en el interior de arquetas registrables.

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Los cables de potencia utilizados en los parques eólicos, de tensión 20 o 30 V, son los conductores con cubiertas de poliolefinas, RHZ1-OL, RHZ1 2OL o HEPRZ1.

Estos conductores están construidos por:

- Conductor: Los conductores de los cables están constituidos por cuerdas redondas compactas de cobre recocido o de aluminio.

- Aislamiento: El aislamiento de los cables HEPRes una mezcla a base del polímero sintético "etileno-propileno de alto módulo“, mientras que los RHZ1 está constituido por polietileno químicamente reticulado.

- Capa semiconductora interna: que tiene una doble función: Por un lado, impedir la ionización del aire, efecto corona entre el conductor metálico y el material aislante; por otro, mejorar la distribución del campo eléctrico en la superficie del conductor.

- Pantalla: constituida por una envolvente metálica (cintas de cobre , hilos de cobre, etc.) aplicada sobre una capa semiconductora externa, la cual, tiene la misma función que la semiconductora interna.


2.2.2. Conductores


Tipo: HEPRZ1

Tensión: 12/20 kV, 18/30 kV

Norma: UNE HD 620-9E


2.2.2. Conductores

1 Conductor: cuerda redonda compacta de hilos de aluminio, clase 2, conforme a norma UNE EN 60228.

2 Semiconductora interna: capa extrusionada de material conductor.

3 Aislamiento: etileno propileno de alto módulo, (HEPR).

4 Semiconductora externa: capa extrusionada de material conductor separable en frío.

5 Pantalla metálica: hilos de cobre en hélice. Sección total 16 mm2 ó 25 mm2.

6 Separador: cinta.

7 Cubierta exterior: poliolefina termoplástica, Z1 Vemex. (Color rojo).

«Cable normalizado por IBERDROLA e HIDROCANTÁBRICO»


Tipo: RHZ1-OL




2.2.2. Conductores

1 Conductor: cuerda redonda compacta de hilos de aluminio, clase 2, conforme a norma UNE EN 60228.


3 Aislamiento: polietileno reticulado, (XLPE).


5 Pantalla metálica: hilos de cobre en hélice. Sección total 16 mm2.

6 Separador: cinta hinchante.


«Cable normalizado por ENDESA Y ENEL VIESGO»


Tipo: RHZ1-2OL (DOBLE OL)




2.2.2. Conductores

1 Conductor: cuerda redonda compacta de hilos de aluminio, clase 2, conforme a norma UNE EN 60228. Conductor obturado longitudinalmente al agua.


3 Aislamiento: polietileno reticulado, (XLPE).


5 Pantalla metálica: hilos de cobre en hélice. Sección total 16 mm2.

6 Separador: cinta hinchante.


«Cable normalizado por UNIÓN FENOSA»


Para determinar la sección de los conductores de potencia de interconexión entre los diferentes aerogeneradores, es necesario realizar el cálculo en base a tres consideraciones:


2.2.3. Cálculo de conductores

Intensidad máxima admisible por el cable en servicio permanente

Intensidad máxima admisible en cortocircuito

Caída de tensión


• INTENSIDAD MÁXIMA ADMISIBLE POR EL CABLE EN SERVICIO PERMANENTE

Según RLAT 223/2008, “Para cada instalación, dependiendo de sus características, configuración, condiciones de funcionamiento, tipo de aislamiento, etc., el proyectista justificará y calculará según la Norma UNE 21144 la intensidad máxima permanente admisible del conductor, con el fin de no superar la temperatura máxima asignada. Se permitirán otros valores de intensidad máxima permanente admisible siempre que correspondan con valores actualizados y publicados en las normas EN y CEI aplicables. En su defecto se aplicarán las tablas de intensidad máximas admisibles recogidas en este apartado”




Las condiciones para una instalación enterrada (directamente o bajo tubo) son:

- Temperatura del terreno, 25 °C.

- Una terna de cables unipolares agrupados en contacto mutuo, o un cable tripolar.

- Terreno de resistividad térmica normal (1,5 K.m/W).

- Profundidad de la instalación: Entre 6/10 y 18/30 kV, 100 cm.

En el caso de que la temperatura del aire ambiente o del terreno sea distinta de los valores supuestos, se deba instalar más de un cable tripolar o más de una terna de cables unipolares, las intensidades admisibles por los cables deben corregirse mediante los coeficientes correctores.

Los coeficientes correctores que se han de tener en cuenta son:

- Cables enterrados directamente en terrenos de temperatura distinta a 25 °C.

- Cables enterrados directamente o en conducciones en terrenos de resistencia térmica diferente a 1,5 K.m/W.

- Cables trifásicos o ternas de cables agrupados bajo tierra.

- Cables enterrados en zanja a diferentes profundidades.




• Cables enterrados directamente en terrenos cuya temperatura sea distinta de 25 °C

El factor de corrección para otras temperaturas del terreno distintas de la tabla, será:

𝐹 =𝜃𝑠 − 𝜃𝑡𝜃𝑠 − 25



Temperatura de Servicio

Permanente, θs

TEMPERATURA DEL TERRENO, θt

10 15 20 25 30 35 40 45 50

105 1,09 1,06 1,03 1,00 0,97 0,94 0,90 0,87 0,83

90 1,11 1,07 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,78

70 1,15 1,11 1,05 1,00 0,94 0,88 0,82 0,75 0,67

65 1,17 1,12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79 0,71 0,61


• Cables enterrados directamente o en conducciones en terrenos de resistencia térmica diferente a 1,5 K.m/W

La resistividad térmica del terreno (K.m/W) depende del tipo de terreno y de su humedad: Inundado (0,40), Muy húmedo (0,50), Húmedo (0,7), Poco húmedo (0,85), Seco (1,00), Arcilloso muy seco (1,20), Arenoso muy seco (1,50), De piedra arenisca (2,00), De piedra caliza (2,50), De piedra granítica (3,00).



Tipo de cable Sección del conductor

Resistividad térmica del terreno 0,80 0,90 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

Cables directamente

enterrados

95 1,28 1,22 1,18 1,00 0,89 0,80 0,74 150 1,28 1,23 1,18 1,00 0,88 0,80 0,74 240 1,29 1,23 1,18 1,00 0,88 0,80 0,73 300 1,30 1,24 1,19 1,00 0,88 0,80 0,73 400 1,30 1,24 1,19 1,00 0,88 0,79 0,73

Cables en interior de tubos

enterrados

95 1,14 1,12 1,09 1,00 0,93 0,87 0,82 150 1,14 1,12 1,10 1,00 0,93 0,87 0,82 240 1,15 1,12 1,10 1,00 0,92 0,86 0,81 300 1,15 1,13 1,10 1,00 0,92 0,86 0,81 400 1,16 1,13 1,10 1,00 0,92 0,86 0,81


• Cables trifásicos o ternas de cables agrupados bajo tierra



Tipo de Instalación

Separación de las ternas

Número de ternas de la zanja

2 3 4 5 6 7 8 9

Cables directamente

enterrados

En contacto (d=0 m)

0,76 0,65 0,58 0,53 0,50 0,47 0,45 0,43

d=0,2 m 0,82 0,73 0,68 0,64 0,61 0,59 0,57 0,56

d=0,4 m 0,86 0,78 0,75 0,72 0,70 0,68 0,67 0,66

d=0,6 m 0,88 0,82 0,79 0,77 0,76 0,74 0,74 0,73

d=0,8 m 0,90 0,85 0,83 0,81 0,80 0,79 - -

Cables bajo tubo

En contacto (d=0 m)

0,80 0,70 0,64 0,60 0,57 0,54 0,52 0,50

d=0,2 m 0,83 0,75 0,70 0,67 0,64 0,62 0,60 0,59

d=0,4 m 0,87 0,80 0,77 0,74 0,72 0,71 0,70 0,69

d=0,6 m 0,89 0,83 0,81 0,79 0,78 0,77 0,76 0,75

d=0,8 m 0,90 0,86 0,84 0,82 0,81 - - -


• Cables enterrados en zanja a diferentes profundidades

• Cables enterrados en el interior de tubos

No deberá instalarse más de un cable tripolar por tubo o más de un sistema de tres unipolares por tubo. La relación de diámetros entre tubo y cable o conjunto de tres unipolares no será inferior a 1,5.

- Tubos de corta longitud: canalizaciones tubulares que no superen longitudes de 15 m (cruzamientos de caminos,…), no es necesario aplicar coeficiente de corrección de intensidad.

- Tubos de gran longitud: Se utilizan los valores de intensidad calculados para un resistivida térmica del tubo de 3,5 K.m/W.



Profundidad (m)

Cables enterrados de sección Cables bajo tubo de sección

≤ 185 mm2 > 185 mm2 ≤ 185 mm2 > 185 mm2

0,50 1,06 1,09 1,06 1,08 0,60 1,04 1,07 1,04 1,06 0,80 1,02 1,03 1,02 1,03 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,25 0,98 0,98 0,98 0,98


En los cálculos eléctricos para la elección de la sección del cable para las líneas de interconexión de aerogeneradores en el interior del parque , se tienen en cuenta las expresiones siguientes:

• Potencia de la línea:

𝑃 = 3 ∙ 𝑈 ∙ 𝐼 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑

• Potencia máxima de línea:

𝑃𝑚𝑎𝑥 = 3 ∙ 𝑈 ∙ 𝐼𝑎𝑑𝑚 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑

• Pérdida de energía: 𝑃𝑝𝑒𝑟𝑑 = 3 ∙ 𝑅 ∙ 𝐼2

• Caída de tensión:

∆𝑈 = 3 ∙ 𝐼 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑 ∙ 𝐿 ∙ (𝑅 ∙ 𝑐𝑜𝑠𝜑 + 𝑋𝑠𝑒𝑛𝜑)




• INTENSIDAD MÁXIMA DE CORTOCIRCUITO

La intensidad máxima de cortocircuito admisible en los conductores de interconexión de los aerogeneradores se calcularán de acuerdo con la Norma UNE 21192, siendo válido el cálculo aproximado de las densidades de corriente:

𝐼𝑐𝑐𝑆=

𝐾

𝑡𝑐𝑐

siendo:

Icc Corriente de cortocircuito, [A].

S Sección del conductor, [mm2].

K Coeficiente dependiente de la naturaleza del conductor y de las temperaturas al inicio y final del cortocircuito (K =142 para el cobre y K=93 para el aluminio).

tcc Duración del cortocircuito, [s].




En cada aerogenerador se instalará un conjunto de celdas compactas con aislamiento y corte en SF6, formado por:

- Celda de remonte, para entrada de línea desde el aerogenerador anterior (el primero no incluye esta celda).

- Celda de protección de transformador, con seccionador dotado de cuchillas de puesta a tierra y protección por fusibles.

- Celda de línea, para salida de línea hacia el siguiente aerogenerador o hacia el centro de control, con interruptor seccionador dotado de cuchillas de puesta a tierra.


2.3. Celdas 20 o 30 kV

FOTOS



Según lo establecido en el MIE RAT 13 del Reglamento de Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en Centrales, Subestaciones y Centros de Transformación, cada aerogenerador dispondrá de una instalación de puesta a tierra cuyo diseño responde a las recomendaciones del fabricante.

• Puesta a tierra de los aerogeneradores

La puesta a tierra de los aerogeneradores consistirán en anillos concéntricos. Estos anillos estarán unidos mediante cable de cobre desnudo de 50 mm2 y soldaduras aluminotérmicas, a fin de obtener una superficie equipotencial.

Cuando el terreno sea desfavorable para alcanzar resistencias de puesta a tierra suficientemente bajas, se completará la instalación con dos picas de acero cobreado o electrodos profundos, situadas en extremos opuestos del anillo inferior y unidas a él mediante cable de cobre de 50 mm2 y soldadura aluminotérmica.


2.4. Red de puesta a tierra

«La resistencia de puesta a tierra de cada aerogenerador aislado deberá ser inferior a 2Ω»


En cada aerogenerador, se conectarán a la instalación de puesta a tierra todos los elementos metálicos en el interior de la torre del aerogenerador que pueda adquirir un nivel de tensión peligroso y los cables que bajan por la torre conectando las masas del generador y del bastidor, así como los cables de tierra de los armarios eléctrico de BT, el neutro del lado de BT en el transformador AT/BT,…

Por otra parte, los diferentes tramos de torre instalados deben unirse a través de un cable de cobre asegurando una mínima impedancia en los puntos de unión.

• Red de tierra de enlace

La instalación de puesta a tierra se complementa mediante un conductor de cobre desnudo de 50 mm2 de sección que se instalará en canalización conjunta con los cables de potencia y comunicaciones, interconectando todos los aerogeneradores entre sí, y que estará unido asimismo a la red de tierras de la subestación. De esta forma se consigue una superficie equipotencial a lo largo de todo el parque.


2.4. Red de puesta a tierra


Para el control de los aerogeneradores desde el centro de control, es necesario que todos los aerogeneradores estarán interconectados mediante líneas de comunicaciones por fibra óptica instaladas en la canalización conjunta con los cables de potencia.

• Tipos de fibras ópticas

Las fibras ópticas utilizadas actualmente en el área de las telecomunicaciones se clasifican fundamentalmente en dos grupos según el modo de propagación:

- Fibras multimodo: aquellas que pueden guiar y transmitir varios rayos de luz por sucesivas reflexiones (modos de propagación). Se utilizan para comunicación hasta 4 km de distancia.

- Fibras monomodo: aquellas que por su diseño pueden guiar y transmitir un solo rayo de luz (un modo de propagación) y tiene la particularidad de poseer un ancho de banda elevado. Para distancias de comunicación mayor de 4 km.

Fibras ópticas Multimodo Fibras ópticas Monomodo

Fi


2.5. Cableado de mando y señalización


• Construcción

El cable de fibra óptica disponible de dos construcciones básicas:

- Cable de estructura holgada: consta de varios tubos de fibra rodeando un miembro central de refuerzo, y rodeado de una cubierta protectora. Cada tubo, de dos a tres milímetros de diámetro, lleva varias fibras ópticas que descansan holgadamente en él. Los tubos están llenos de un gel resistente al agua que impide que ésta entre en la fibra.



- Cable de estructura ajustada: contiene varias fibras con protección secundaria que rodean un miembro central de tracción, y todo ello cubierto de una protección exterior.


• Conexiones

Se instalarán cables de fibra óptica:

- Multimodo 62,5/125 μm

- Monomodo 9/125 μm

La conexión del cable en los equipos de comunicaciones se efectuará mediante conectores del tipo ST.

Una vez tendida la fibra se efectuarán las correspondientes pruebas de atenuación, reflectrometría, para comprobar el correcto estado del tendido.



El tendido de las fibras terminan en repartidores de fibra donde se realizarán las conexiones con las tarjetas electrónicas. - Los cables de fibra ajustada, se podrá realizar

directamente los conectores en el repartidor de fibra.

- Los cables de fibra holgada, será necesario la fusión de fibras mediante “pigtails”, en los cuales se insertan los adaptadores.


• Esquema multifilar

Hay dos formas de realizar la conexión de fibra óptica de los aerogeneradores del parque eólico.

- En antena.

- En anillo.



FOTOS



Las líneas de interconexión entre aerogeneradores, de tensión 20 - 30 KV, transportan la energía generada hasta la subestación de parque donde se encuentran el transformador asociado.

La subestación pueden instalarse otros transformadores, en su caso, que dan servicio a otros parques eólicos, por lo que una subestación puede atender evacuar la energía eléctrica generada por varios parques eólicos.


2.6. Subestación de parque

El transformados del parque eólico, instalado en la subestación, eleva la tensión para transportar la energía hasta el punto de conexión a la red, que puede distar del parque varios Km.

La subestación suele albergar también el edificio de control del parque o conjunto de parques eólicos.


La definición de la tensión de la línea de salida de la subestación de parque dependerá de la potencia a transportar, de la distancia del parque al punto de conexión y de la tensión de la línea donde se conecta. Para ello se deberá realizar un estudio de interconexión eléctrica de la subestación de parque con el punto de conexión a red, con las redes de distribución existentes.

Si se dispone en las proximidades del parque de:

- Una línea de 66 kV, la subestación de parque elevará la tensión hasta este valor, siempre que las pérdidas sean asumibles, por lo que es determinante la distancia y la potencia.

- Una línea de distribución 132 kV, se elevará la tensión hasta este valor. La línea de 132 KV a la que se conectará el parque, deberá disponer de una subestación de entrada-salida.

- Una línea de transporte de 400 KV, se elevará la tensión de la subestación hasta 132 KV. Se conectará a la red de transporte con una subestación de entrada-salida, con transformación de 132 a 400 KV.


2.7. Líneas de conexión a red


Dependiendo de la conexión a la red eléctrica será necesario la construcción de una subestación de conexión o bien una ampliación de la existente para la conexión de la energía producida por un parque eólico.

- Construcción de una nueva calle.

- Construcción de una subestación de entrada-salida.

- Construcción de una subestación de entrada-salida con transformación.


2.8. Conexión a la red eléctrica

Además, debido a la inversión necesaria para la conexión a altas tensiones, normalmente se produce la unión de diferentes promotores de energías renovables para la construcción de la infraestructura eléctrica.

II Máster Energía Solar y Renovables

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