A medida que Turquía amplía su capacidad de generación baja en carbono, la Central de Ciclo Combinado de Kazan (CCPP) requirió Instalaciones de Transmisión y Subestación Eléctrica listas para la red que pudieran diseñarse, fabricarse y erigirse en un plazo agresivo sin comprometer la seguridad, el rendimiento sísmico ni el mantenimiento a largo plazo. Este estudio de caso presenta el concepto estructural, el enfoque de ingeniería y la metodología de construcción detrás de un paquete de estructura de acero tubular en celosía de 845 toneladas diseñado para soportar equipos de alta tensión, rutas de cables e infraestructura de control.
Completado en diciembre de 2024, el alcance ofrece un sistema de acero robusto y fácil de inspeccionar con rutas de carga claras, rigidez torsional superior y capacidad de reserva para futuras expansiones, ayudando a que la CCPP de Kazan logre una exportación de energía confiable y conforme a la red con un riesgo mínimo de interrupción.
Resumen del Proyecto
| Ubicación | Turquía (distrito de Kazan) |
|---|---|
| Tipo de Planta | Central de Ciclo Combinado (CCPP) |
| Alcance | Instalaciones de Transmisión y Subestación Eléctrica (superestructuras de acero, pórticos, bases de equipos, puentes de cables, marco del edificio de control) |
| Uso de Acero | 845 toneladas (fabricadas y erigidas) |
| Tipo de Estructura de Acero | Estructura tubular en celosía (configuración multibahía) |
| Finalización | Diciembre de 2024 |
Contexto y Objetivos
La CCPP de Kazan integra turbinas de gas de alta eficiencia con recuperación de calor para ofrecer energía base flexible. Para garantizar una interconexión estable con la red, el propietario requirió Instalaciones de Transmisión y Subestación Eléctrica con:
- Alta rigidez para soportar equipos pesados (transformadores, reactores, bahías GIS/AIS, ductos de barras).
- Resistencia sísmica y al viento conforme a las normas turcas y EN/IEC.
- Gestión eficiente de cables mediante puentes de cables de gran luz y bandejas multinivel.
- Montaje rápido para sincronizar con las ventanas de puesta en marcha y minimizar el riesgo de interrupciones.
- Bajo costo de ciclo de vida mediante protección anticorrosiva, plataformas de acceso y componentes reemplazables.
Concepto Estructural: Estructura Tubular en Celosía
El eje del paquete es un sistema modular de estructura de acero tubular en celosía. Los cordones de sección cerrada (por ejemplo, circulares o cuadrados) combinados con miembros de alma delgados crean un marco ligero pero muy rígido, ideal para áreas dinámicas cerca de transformadores y ductos de barras.
¿Por qué estructura tubular en celosía para Instalaciones de Transmisión y Subestación Eléctrica?
- Rigidez torsional y control de vibraciones: las celosías tubulares limitan la torsión bajo cargas asimétricas y fuerzas de cortocircuito.
- Grandes luces: claros sobre bahías y galerías de cables reducen cimentaciones e interferencias.
- Nodos compactos: detalles eficientes de unión tipo K y N simplifican la geometría y la inspección.
- Estética y mantenimiento: líneas limpias, pasarelas integradas y rejillas desmontables mejoran la inspección y el acceso de O&M.
Alcance de las Instalaciones de Transmisión y Subestación Eléctrica
El alcance de acero multidisciplinario cubre el marco estructural necesario para montar, proteger y acceder a los equipos eléctricos:
- Pórticos y Estructuras de Equipos de Alta Tensión: estructuras para líneas entrantes/salientes, soportes de interruptores, bases CT/VT, postes de pararrayos y pedestales de ductos de barras.
- Bahías GIS/AIS: marcos estructurales para gabinetes de aparamenta, vigas puente integradas y placas embebidas para bases de equipos.
- Puentes y Bastidores de Cables: pasarelas de celosía de gran luz con bandejas multinivel, salidas y gestión de sellos de cable en penetraciones de edificios.
- Marco del Edificio de Control y Relés: estructura de acero para el edificio eléctrico/control, incluidos entrepisos, salas de equipos y plataformas HVAC.
- Acceso y Seguridad: torres de escaleras, escaleras de mano, barandillas, zócalos y plataformas rejadas para un acceso seguro conforme a normas.
- Puesta a Tierra y Pararrayos: interfaces de acero coordinadas con redes de tierra y terminales de aire (por E&I), con orejetas soldadas y puntos de prueba.
Criterios y Normas de Diseño
El diseño se alinea con los requisitos turcos y las prácticas EN/IEC para instalaciones eléctricas. Criterios típicos incluyen:
- Estructural: EN 1990/1991 (bases y acciones), EN 1993 (acero), EN 1090 (ejecución), con parámetros sísmicos y de viento calibrados al sitio.
- Interfaces Eléctricas: distancias y cargas de cortocircuito según especificaciones E&I e IEC aplicables.
- Servicio: límites de deflexión que protegen la integridad de cables y alineación de ductos y equipos sensibles.
- Fatiga/Dinámica: consideración de vibraciones de transformadores y cargas inducidas por conmutación.
Materiales, Fabricación y Protección Anticorrosiva
El paquete de 845 toneladas utiliza aceros estructurales certificados (S355/S420 equivalentes), con trazabilidad completa. Controles clave:
- Soldadura: WPS/PQR calificados; seguimiento de soldadores; cobertura NDT según criticidad.
- Control Geométrico: plantillas para nodos repetitivos; verificación de camber, alabeo y torsión antes del recubrimiento.
- Preparación y Recubrimiento: granallado Sa 2.5; protección dúplex (galvanizado en caliente + pintura para condiciones C4–C5).
- Atornillado: pernos pretensados según EN 14399; verificación de torque documentada.
Cimentaciones e Interfaces
Placas base articuladas sobre pedestales de hormigón armado reducen momentos y facilitan la nivelación. Los anclajes embebidos se coordinan temprano con obra civil. Las tolerancias se definen entre acero, bases de aparamenta y sistemas de sellado de cables. Se incluyen juntas de expansión y acoples flexibles para evitar transmisión de cargas.
Estrategia de Montaje y Secuencia Constructiva
Para cumplir el plazo de diciembre de 2024, el montaje se basó en modularización y frentes de trabajo paralelos:
- Preensamblaje: ensamblaje en tierra de paneles y módulos con prueba de ajuste.
- Izado e Instalación: grúas móviles con control de maniobra para tramos largos.
- Atornillado y Soldadura Progresiva: arriostramiento temporal; torque final tras verificación de aplomo.
- Montaje de Bandejas: instalación antes de trabajos energizados.
- Inspección y Entrega: revisiones conjuntas y marcado de soldaduras y recubrimientos.
Seguridad, Acceso y Mantenibilidad
Dado que las Instalaciones de Transmisión y Subestación Eléctrica concentran equipos energizados, el diseño prioriza acceso seguro:
- Planificación de Acceso: torres fuera de zonas EMF; plataformas rejadas con drenaje.
- Protección Anticaídas: líneas de vida permanentes, barandillas y zócalos.
- Aislamiento y Permisos: control de trabajos en caliente y zonas de exclusión.
- Rutas de Inspección: acceso 360° a conexiones y barandillas desmontables.
Gestión de Cables y Consideraciones Electromagnéticas
Los puentes de cables de acero se configuran para segregar potencia, control y fibra. La rigidez limita la deflexión bajo carga. Orejetas de puesta a tierra aseguran continuidad, y los soportes permiten ajustes finos.
Aseguramiento de Calidad y Soporte de Puesta en Marcha
La documentación cubre certificados, mapas de soldadura, informes NDT, registros de recubrimiento y torque. Las inspecciones previas a la energización verifican distancias, continuidad de tierra y rutas libres.
Sostenibilidad y Valor de Ciclo de Vida
El sistema tubular en celosía reduce tonelaje frente a vigas de alma, logrando rigidez objetivo. El galvanizado y los recubrimientos prolongan la vida útil. Las uniones atornilladas facilitan reemplazos y el acero es reciclable.
Resultados y Desempeño
- Finalización a tiempo: estructuras entregadas en diciembre de 2024.
- Confiabilidad operativa: soporte rígido reduce mantenimiento.
- Preparado para el futuro: capacidad de reserva y bahías modulares.
- Valor para el propietario: sistema limpio y mantenible.
Lecciones Aprendidas
- Coordinación temprana reduce interferencias tardías.
- La modularización acelera montaje y mejora calidad.
- El acceso integrado reduce riesgos de O&M.
Prácticas Recomendadas de O&M
- Inspecciones anuales de recubrimiento y retoques.
- Verificación de torque tras ciclos térmicos.
- Revisión de continuidad de tierra y carga en bandejas.
Preguntas Frecuentes
P1: ¿Por qué elegir estructura tubular en celosía?
Alta rigidez-peso, comportamiento torsional y grandes claros.
P2: ¿Cómo se manejan cargas sísmicas y de viento?
Dimensionado y arriostramiento conforme a normas turcas/EN.
P3: ¿Qué protección anticorrosiva se usa?
Galvanizado en caliente y pintura compatible.
P4: ¿Puede ampliarse el sistema?
Sí, gracias al diseño modular con puntos de conexión.
P5: ¿Qué documentación se entrega?
Certificados, informes NDT, torque y planos conforme a obra.
Conclusión
Las Instalaciones de Transmisión y Subestación Eléctrica de la CCPP de Kazan demuestran cómo una estructura tubular de 845 toneladas proporciona rigidez, rapidez y mantenibilidad a largo plazo, garantizando una conexión eléctrica confiable por décadas.
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