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Domos para Generación de Electricidad Ecológica

Electricidad, combustible sólido, manejo de desechos, energía sustentable... Geométrica es un experto global en aplicaciones de claro amplio para la generación de electricidad y plantas generadoras de energía. En una mirada a los proyectos de este tipo en los que hemos trabajado, recordamos estructuras de almacenamiento en Taiwán, el Reino Unido, Qatar y Jacksonville, Florida. Estas aplicaciones ayudan a mantener el almacenamiento de carbón, coque, biomasa, composta y productos reciclables..

Los Cuatro Silos Masivos de Tai Power

Tai Power es una compañía pública taiwanesa que genera electricidad. Requerían una solución de almacenamiento de combustible para su planta en Hsin-Ta, en Kaohsiung Hsien. Como parte de sus planes de expansión, se planeaba colocar una cubierta al almacén de material combustible. El reto era diseñar silos que pudieran resistir la corrosión causada por el agua salina, además de vientos huracanados. Gibsin Engineers LTD, una compañía especializada contratada por TaiPower, determinó que cuatro silos de concreto de claro amplio con cubiertas metálicas tipo domo serían la solución. Gibsin Engineers especificó acero galvanizado para la estructura y aluminio para el revestimiento.

Varios contratistas del mundo participaron en el proceso de cotización para la instalación de las cubiertas. El equipo consistente de Geométrica, Inc., Triumstar International Co. Ltd. y Chien Yang Construction and Engineering Co. Ltd. (ambos de Taipéi) ganaron el contrato. La solución de claro amplio consistió de cuatro  silos de concreto de 126m de diámetro, con un sistema de stacker/reclaimer automático. Cada unidad almacenaría 180,000 t de carbón en una pila viva, para un total de 720,000 t. Geométrica manejó la ingeniería, manufactura y asistencia técnica durante la instalación, y construcción en sitio, que comenzó en Julio de 2006.

Tai Power Domes En Construcción

 Domos Tai Power durante su construcción.

Los domos fueron ensamblados utilizando el método de construcción del perímetro hacia adentro: los primeros nodos y tubos se colocaron sobre la pared de concreto. De cada 3 a 5 tubos se fueron uniendo a un nodo, formando una "araña". Cada araña fue izada al frente de trapajo, y colocada en su lugar, creando anillos alrededor de la base, que creció anillo por anillo hasta formar todo el esqueleto. La coordinación con otros trabajos fue sencilla, ya que el área interna al domo estaba libre de obstáculos. Sin andamios ni equipos especiales, el proyecto se completó con un record de seguridad perfecto.

Tai Power Domes Finalizado

Domos para Tai Power terminados

Las pruebas del primer silo comenzaron en Octubre de 2007, aproximadamente 16 meses después del inicio de la construcción. Hoy Taiwan Power Company produce electricidad de manera limpia y segura para el ambiente de sus comunidades aledañas.

El Mejor Proyecto de Diseño del Reino Unido

La palabra "desecho" dejó de tener una connotación sucia, pues ahora los desechos pueden ser procesados como una forma de energía limpia y renovable. Casi todo el mundo recicla, reúsa y convierte en útiles sus artículos que anteriormente terminarían en rellenos sanitarios. Las comunidades en el planeta están implementando el uso de energía sustentable a través del proceso de materia animal y proveniente de plantas.

La biomasa se ha convertido en algo manejable - y útil - a través de la tecnología del poder biológico. La entrega, proceso y almacenamiento de la biomasa ha evolucionado, de acuerdo a Francisco Castaño, presidente de Geométrica. Él nota que la estética y sustentabilidad son efectos positivos, que tienen a naciones enteras en la búsqueda de fuentes de electricidad bajo una nueva visión. La biomasa puede ser procesada, almacenada y distribuida bajo claros amplios de infraestructura diseñada para este fin. Este tipo de domos eficientes se ejemplifican por la planta Marchwood, donde se procesa y almacena biomasa, en Reino Unido.

La biomasa es un material natural que se rompe con facilidad, como en la naturaleza. Bajo el "Domo Plateado" Marchwood, reacciones bioquímicas logran convertir el material para que se genere energía, bajo un claro de 110m, proveyendo de energía eléctrica a más de 22,600 hogares.

Marchwood Silver Dome en construcción

"Domo Plateado" Marchwood durante su construcción.

El proyecto de recuperación de energía demuestra que el valor social y el diseño cuidadoso pueden elevar hasta una planta de tratamiento de desechos en un objeto de belleza. El domo, diseñado por el renombrado arquitecto francés Jeanrobert Mazaud, ahora encierra y embellece el incinerador, con sólo las chimeneas gemelas que sobresalen de la elegante curvatura del techo. El concepto original, si se hubiera materializado a través de acero rolado, pedía más de 1,000 toneladas de superestructura. El domo Geométrica, utilizando estructura galvanizada tubular, unida por conectores de aluminio, pesaba menos de 300 toneladas.

Marchwood Silver Dome en servicio

"Domo Plateado" Marchwood

Desde que fue completado en 2007, el "Domo Plateado" se ha convertido en un ícono a las orillas de la costa de la comunidad de Southampton, Hampshire, Reino Unido, que también alberga a los dos grandes transatlánticos, el Queen Elizabeth 2 y el Queen Mary. La planta es un ejemplo de las mejores prácticas ambientales y diseño para manejo de desperdicios en el Reino Unido, y se hizo acreedora al "2009 Best Designed Project Award" del Partnerships Bulletin. Pero el premio verdadero es que las familias del área gozan de la electricidad generada por esta joya industrial junto a Southampton Water.

El Primero de su Tipo en Oriente Medio

Una recomendación trajo a Geométrica al proyecto. El contratista del Domo Marchwood que había trabajado junto a Geométrica compartió la noticia de un proyecto en Oriente Medio. El proyecto "Qatar Domestic Solid Waste Management Center" no avanzaba al requerir una firma de ingeniería que pudiera lograr la distintiva estructura concebida para cubrirlo. El plano incluía curvas y una silueta imaginaria, un faldón,  y un claro de 100 metros. Geométrica diseña algunos de los domos de claro amplio, nombrados como Freedomes®,  y este se convirtió en una solución para el reto arquitectónico.

El plan incluía la instalación de sistemas modernos de separación y recuperación de recursos y energía de los desechos, incluyendo el sorteo, reciclaje mecánico y orgánico, y composta de desperdicios a energía. ¿La meta? Lograr que estos procesos trabajara en sinergia, complementándose y alimentándose unos a otros para apoyar la recuperación de energía a partir de materiales de hogares, comercios y la industria de la construcción. El otro beneficio incluía la producción de múltiples docenas de megawatts.

Keppels Seghers, la firma de ingeniería con cede en Singapur que se contrató para el diseño, construcción y operación de la Planta estuvo involucrada desde el principio del proyecto. Buscaron una techumbre que cubriera los procesos de la planta, misma que utiliza basura de jardín, restos de árboles, así como comida y productos de la cocina como vegetales caducos y cáscaras. El material es recibido en la Planta de Composta y subsecuentemente cortada en tiras, revisada  y guardada en el almacén. Se tienen grúas que alimentan el material en un procesador anaeróbico que desintegran aún más el desecho y se produce biogás, que eventualmente se trasladará para la generación de energía.

Bóveda DSWMC en Construcción

DSWMC durante su construcción.

Para albergar el desperdicio "verde" del proceso, Keppels Seghers requirió una estructura que pudiera extenderse sobre todo el edificio sin columnas de soporte intermedias, para que no interrumpiera el flujo de materiales y desperdicio. Al inicio, Keppels Seghers diseñó la estructura como un gran techo de acero con vigas. Sin embargo, luego de considerar las ventajas del sistema Geométrica, Keppels Seghers decidió cambiar el diseño a una estructura tipo domo Geométrica.  "Ya estábamos al tanto de los sistemas de Geométrica", dijo Geoffrey Piggott, el director Keppels Seghers de la instalación de Qatar. "Pero nos visitaron y nos dieron una propuesta impresionante que era estéticamente atractiva, competitiva en costos y con ventajas para nosotros en cuestión de tiempo."

El Freedome Qatar está de forma rectangular y se coloca sobre un perímetro de concreto que varía en su elevación. El domo está casi a 20 metros de altura sobre la pared de soporte, revestida con 3,384 paneles de acero pintado, y cubre 1,923 metros cuadrados del área requerida para albergar el almacenamiento verde y maquinaria de sorteo y trituración. De acuerdo con el Qatar Green Building Council Solid Waste Interest Group, la planta DSWMC es la planta de composta más grande del mundo, y el sistema estructural Geométrica ofreció la cubierta ideal.

Qatar's Dome Finalizado

Qatar's Domestic Solid Waste Management Center (DSWMC - Centro de Manejo de Desechos Sólidos Domésticos)

El DSWMC comenzó operaciones es Mesaieed, Qatar, en Octubre de 2011. La planta trata y procesa diseño sólidos domésticos para todo Qatar, reciclando materiales seleccionados y usando desechos orgánicos y biomasa para generar varias formas de energía. Más del 95% de los desechos se convierte en energía, con menos del 5% del material terminando en un relleno sanitario. La planta es capaz de tratar hasta 2,300 toneladas de desechos sólidos por día, e incinera aproximadamente 1,000 toneladas de basura.

La Energía de Florida

En ceremonia oficial, líderes gubernamentales, Oficiales DOE de E.E.U.U., profesionales de la industria, y editores de la revista POWER, inauguraron la planta de carbón limpio como completamente operacional. Bob Schweiger, el editor consultor de POWER, estuvo en Jacksonville, Florida, para presentar el 2002 Powerplant Award a la estación de generación JEA Northside.

Interior de la cúpula JEA

Interior del domo en JEA

Geométrica suministró dos estructuras tipo domo para el proyecto, que recibió el prestigioso premio por el logro sobresaliente del desarrollo de una estrategia de repotenciación exitosa al cubrir dos antiguos y bajo-utilizadas plantas de vapor que solidifican combustibles mediante la utilización de la tecnología de circulación de lecho fluidizado. Este esfuerzo incrementó la eficiencia y redijo emisiones y costo de electricidad (ver POWER, Septiembre 2002, p. 20).

Doble JEA Dome Exterior

Exterior de los domos gemelos para JEA

La Seguridad fue inherente al diseño ganador y a la estrategia general. "Los domos pueden ser manufacturados de acero o aluminio", comentó Castaño. "El acero es menos costoso, pero el aluminio es mejor para localidades donde hay alta corrosión, como por ejemplo al borde del océano". El aluminio ayuda a minimizar la oportunidad del polvo de carbón para colocarse en las partes de la estructura, lo que redice la atmósfera combustible y el potencial explosivo o de incendio que caracteriza a este material. El interior libre de barreras para ambos domos tiene mínima superficie para acumulación de polvo,  y su sistema de ventilación reduce la posibilidad de que se agregue el metano. "La ventilación debe proveerse en el ápice para tomar ventaja del efecto chimenea" explica Castaño. La estructura debe también tener venteos en el perímetro para reducir el daño  la estructura debido a la presión excesiva de ráfagas.

Hacia el Futuro

Las plantas de energía alrededor del mundo almacenan combustibles en pilas a cielo abierto. A medida que las comunidades adquieren conciencia sobre el medio ambiente, van requiriendo que este tipo de pilas sean cubiertas. Hasta ahora, las cubiertas empleadas era construidas bajo esquemas tradicionales. Pero ahora la tecnología Freedome® de Geométrica permite que se cubran áreas de forma libre de 200 a 300m de claro.

Muchas veces las pilas de carbón paralelas comparten equipo, haciendo imposible que se agreguen soportes en medio de ambas. Geométrica puede diseñar domos que cubren planos casi rectangulares de manera eficiente, y logran claros de más de 100m.

Plan de Freedome para las reservas gemelas

Plano: Freedome®  para pilas de almacenamiento gemelas.

Perspectiva de Freedome para las reservas gemelas

Perspectiva: Freedome® para pilas de almacenamiento gemelas.

En otros casos, las pilas se forman a través del material proveniente de bandas transportadoras y cargadores frontales. Al final el material termina formando figuras deformes y cubriendo amplias áreas. Éstas también pueden cubrirse con un Freedome®.

Vista del Plan de Almacenamiento Irregular de Freedome

Plano: Freedome® para pilas irregulares.

Vista Predeterminada de Almacenamiento Irregular de Freedome

Perspectiva: Freedome® para pilas irregulares.

Los Freedomes son una realidad. Geométrica ha construido docenas de enormes domos libres de columnas y en áreas de forma libre. La instalación de domos Geométrica en plantas cementeras, minas, de generación de energía, fertilizantes, puertos y otros manejos industriales se ha desarrollado en más de 30 países.

Almacenamiento Irregular Freedome

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