Construcción de plantas solares fotovoltaicas. Caracterización geológica y geotécnica

Construcción de plantas solares fotovoltaicas. Caracterización geológica y geotécnica

(Artículo publicado en la Revista Obras Urbanas número 54)
Santiago García; Ingeniero de Minas. IPMA S.L.
Sergio López; Master en Ingeniería Geológica. IPMA S.L.

IPMA desarrolla su actividad en el campo de la ingeniería geotécnica, geológica – hidrogeológica y ambiental. Ha realizado gran cantidad de estudios, informes técnicos, informes de seguimiento, controles de ejecución y de resultados y diseño de soluciones. Ha llevado a cabo gran cantidad de proyectos y estudios geológicos en varios países de todo el mundo destacando especialmente su participación en Japón, donde actualmente desarrolla gran parte de su actividad.

Introducción

En el mundo actual, la búsqueda de modelos sostenibles basados en fuentes de energías renovables se encuentra en constante desarrollo. Países como Japón, en el que se desarrolla la actividad de este proyecto, están optando por las energías renovables, entre las que destaca especialmente la energía solar.

A Japón se le presenta una contradicción: quiere aumentar sus fuentes renovables, pero no tiene espacio. Nada fácil para un archipiélago con 6.852 islas y un 84 % de territorio montañoso. Sin embargo, el ‘boom’ inmobiliario de décadas atrás ha traído la solución a la compañía: los campos de golf fuera de uso. El superdesarrollo de estos espacios deportivos durante 1990 y 2000 ha finalizado con muchos de ellos abandonados lo que los convierte en localizaciones idóneas para la implantación de paneles fotovoltaicos.

Un aspecto de gran importancia para la viabilidad de estos proyectos es el tipo de cimentación. Y es ahí donde reside la necesidad de realizar estudios geológicos y geotécnicos. Conociendo las características del terreno sobre el que se trabaja, se puede dar la solución de cimentación más adecuada.

Objetivos

Los principales aspectos a caracterizar son los siguientes:

  • Descripción de las diferentes capas del terreno en cuanto, a naturaleza, granulometría, grado de compacidad, etc.
  • Se determina la presencia de bolos y/o bloques, y su tamaño con el fin de conocer la posibilidad de realizar la hinca de perfiles.
  • Estudio de riesgos geológicos: superficies de deslizamientos o reptación de suelos, definiendo su naturaleza, dimensiones, capas a las que afecta, grado de estabilidad actual y futuro, etc.
  • Estudio de riesgos sísmicos: estudio de la sismicidad espacio-temporal de un área determinada así como de la peligrosidad y vulnerabilidad.
  • Parámetros del terreno, en cuanto a densidad, cohesión y ángulo de fricción, así como otros parámetros si resultarán necesarios.
  • Corrosión y Agresividad del terreno: De acuerdo a la norma DIN 50 929.

La metodología para alcanzar estos objetivos es la siguiente:

Caracterización geológica

Como suele ser habitual, ante un proyecto de caracterización geológica del terreno, lo primero que se debe hacer en consultar toda la bibliografía disponible así como los mapas geológicos que pudiera haber de la zona.

El servicio geológico de Japón ( https://gbank.gsj.jp/geonavi/geonavi.php) es una gran fuente de información y ofrece todo tipo de datos relacionados con la geología, desde cartografía geológica hasta valores de aceleración sísmica y fallas activas.

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Tras consultar todos estos datos, lo siguiente es la campaña de reconocimiento sobre el terreno, de forma que sea posible verificar todo lo consultado en la bibliografía y se pueda planificar la densidad y tipo de ensayos a realizar.

Caracterización geotécnica

Para reconocer el terreno se realiza una combinación de ensayos directos, calicatas o barrenas y ensayos de penetración e indirectos, geofísica.

Las calicatas son excavaciones de profundidad pequeña a media, realizadas normalmente con pala retroexcavadora, aunque debido a la particular orografía de Japón es habitual realizar el reconocimiento directo del suelo y la toma de muestras mediante barrenas manuales.

Para realizar los ensayos de penetración, un método muy adecuado, por la cantidad de información que aporta y su adaptabilidad a la orografía del país, son los ensayos de penetración dinámica con energía variable mediante el penetrómetro ligero tipo PANDA.

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Este ensayo consiste en introducir una puntaza con forma de cono en el terreno hasta la profundidad máxima de reconocimiento considerada que debido al tipo de estructuras a cimentar habitualmente se sitúa en torno a los 3,00 metros. Esta puntaza cuenta con diferentes dimensiones  según sea el objetivo del ensayo. Para la introducción de la misma en el subsuelo se emplean un martillo normalizado y varillas solidarias.

Cada golpe de martillo ofrece un valor de energía así como una profundidad de hinca. De esta forma, se obtiene un valor de resistencia en punta Qd que puede correlacionarse fácilmente con el ensayo SPT, entre otros.

Próximo a estos ensayos de penetración se suele realizar calicatas mecánicas de forma que se pueda determinar y estudiar los materiales presentes en la zona, correlacionándolos con los valores de resistencia en punta obtenidos en los ensayos de penetración PANDA.

Al realizar las calicatas, se toman muestras del terreno encontrado, que posteriormente serán enviadas al laboratorio para determinar varios parámetros geotécnicos importantes.

Una vez realizados los ensayos mecánicos y para obtener un mayor conocimiento del terreno, se realiza la campaña geofísica, basada en la realización de perfiles eléctricos y mapas de resistividad obtenidos por métodos electromagnéticos.

Para la realización de los perfiles eléctricos se emplea un dispositivo dipolo-dipolo. Los datos recogidos, se procesan y usando software específico, se representan los perfiles de resistividad obtenidos.

Los valores de resistividad obtenidos se correlacionan con los materiales y litologías caracterizados, lo que amplía la información geotécnica.

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Para la realización de los mapas de resistividad, se emplea un equipo de prospección electromagnética con capacidad para investigar a 3 niveles de profundidad.

Una vez obtenidos y procesados todos los datos, se representan los mapas de conductividad/resistividad a los 3 niveles de profundidad mencionados anteriormente.

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La presencia de roca o, por el contrario, de suelos, va a condicionar la elección del método de cimentación. Si el material encontrado es roca, realizar el hincado de las estructuras que soportan los paneles sería inviable y se optaría por otra solución para la cimentación.

En el caso citado, y como puede verse en el mapa de resistividad anterior, los valores son predominantemente bajos. Esto, complementado con los ensayos mecánicos realizados, permite descartar la presencia de roca en la zona, haciendo viable la cimentación por hincado.

Otros reconocimientos

Por último, y según las necesidades del cliente, es posible realizar estudios de compactación de los viales y otras zonas de acceso. Para ello, además de utilizar el ya mencionado ensayo de penetración tipo PANDA, se emplea un dispositivo no nuclear que realiza medidas de compactación por tongada de material realizada.

Al finalizar el ensayo, se obtienen medidas de densidad, humedad y compactación de las tongadas, lo que permite informar rápidamente de si se está procediendo correctamente en el proceso y si los valores obtenidos son los necesarios.

Por último, si se dispone de modelos digitales de elevación, se realizan pequeños estudios de hidrología superficial, determinando si existe algún riesgo de inundación y que zonas son susceptibles a ese riesgo. El software empleado muestra las pequeñas cuencas hidrográficas que presenta el terreno sobre el que se está trabajando y es posible obtener información sobre la superficie que abarca.

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1 Comentarios

  1. Muy explícito el informe.

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