Strutture mobili modulari per un progetto di parco eolico da 180 MW ad Antofagasta, Cile
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Sfondo del progetto
I progetti di energia eolica richiedono molto più che fondazioni di turbine, torri e sistemi elettrici. Durante la costruzione e la messa in servizio, gli appaltatori necessitano anche di alloggi affidabili, uffici di ingegneria, sale riunioni, strutture sanitarie, sale da pranzo, magazzini ed edifici di supporto tecnico.
La forza lavoro di un parco eolico può cambiare in modo significativo tra costruzione civile, montaggio di turbine, installazione elettrica, connessione alla rete e passaggio di consegne operative. La costruzione di edifici convenzionali permanenti per una forza lavoro temporanea può quindi comportare costi inutili e risorse sottoutilizzate dopo il completamento del progetto.
Un sistema di costruzione modulare rilocabile offriva una soluzione più flessibile. Le singole unità potevano essere aggiunte, rimosse o riutilizzate man mano che il progetto passava dalla costruzione alla messa in servizio e al funzionamento a lungo termine.
Requisiti del cliente
Il cliente ha richiesto che le prime unità amministrative e ricettive diventassero operative prima che le consegne di componenti delle turbine raggiungessero il picco. Per questo motivo, il campo modulare ha dovuto essere prodotto, consegnato e installato in più fasi anziché attendere il completamento dell'intera struttura in una sola volta.
Gli edifici dovevano inoltre resistere alle condizioni di vento esposto, alla polvere sospesa nell'aria, alle elevate radiazioni solari diurne e alle temperature notturne più fredde. Le specifiche dell'involucro dovevano quindi bilanciare sicurezza strutturale, prestazioni termiche, tenuta all'aria e facilità di manutenzione.
Un altro requisito importante era il riutilizzo futuro. Una volta diminuita la manodopera edile, alcuni moduli di camere da letto sarebbero stati rimossi, mentre gli edifici amministrativi, di controllo e manutenzione sarebbero rimasti disponibili per la fase operativa del parco eolico.
Configurazione modulare del campo
La struttura da 42 moduli è stata suddivisa in zone residenziali, amministrative, tecniche e di servizio. La separazione di queste funzioni ha ridotto le interferenze operative e creato percorsi di circolazione più chiari per lavoratori, visitatori, personale addetto alla manutenzione e veicoli di servizio.
La configurazione preliminare includeva:
- 32 moduli abitativi con camere doppie
- Quattro moduli amministrativi e di ufficio tecnico
- Due moduli di incontro e formazione
- Un modulo tecnico di controllo e comunicazione
- Un modulo per la ristorazione e la ristorazione
- Due moduli doccia, WC e lavanderia
Il modulo di controllo tecnico è stato posizionato vicino alla zona amministrativa ma separato dall'area principale degli alloggi. Questa disposizione ha favorito la gestione sicura delle apparecchiature e ha ridotto i disturbi al personale che riposa tra i turni.
Progettazione strutturale per condizioni di forte vento
Poiché i parchi eolici sono normalmente situati in aree esposte con risorse eoliche forti e costanti, gli edifici modulari hanno richiesto una verifica strutturale specifica del progetto. Il telaio principale in acciaio, le aste del tetto, i supporti delle pareti, i collegamenti tra i moduli e il sistema di ancoraggio delle fondamenta sono stati controllati come un unico percorso di carico coordinato.
La progettazione strutturale non si è basata esclusivamente su una generica descrizione del prodotto «resistente al vento». Le dimensioni finali dei componenti e i dettagli di collegamento dovevano essere determinati utilizzando le coordinate di installazione, la velocità del vento prevista, la categoria del terreno, l'altezza dell'edificio, le condizioni di esposizione e le normative cilene applicabili.
Nelle interfacce critiche dei moduli sono state utilizzate connessioni bullonate ad alta resistenza. I collegamenti tra tetto e angolo hanno ricevuto particolare attenzione perché le pressioni di aspirazione locali possono essere più elevate ai bordi e agli angoli degli edifici durante eventi di forte vento.
I moduli sono stati fissati a fondazioni ingegnerizzate utilizzando disposizioni di ancoraggio specifiche del progetto. La scelta delle fondamenta è dipesa dal rapporto geotecnico, dai requisiti di ricollocazione previsti, dalle condizioni di drenaggio e dai disturbi ammissibili al sito.
Involucro edilizio e prestazioni termiche
Le pareti esterne utilizzavano pannelli sandwich coibentati sostenuti da un telaio in acciaio protetto. I pannelli in lana di roccia erano consigliati per le aree che richiedevano una maggiore resistenza al fuoco, mentre i pannelli PIR Core potrebbero essere presi in considerazione laddove era preferibile un involucro più sottile con una maggiore resistenza termica.
Lo spessore dell'isolamento del tetto e delle pareti è stato selezionato in base alle condizioni di temperatura locali, agli obiettivi di comfort interno e ai calcoli HVAC. I ponti termici attorno agli elementi strutturali, alle porte, alle finestre e ai collegamenti dei moduli sono stati ridotti grazie all'isolamento continuo e ai dettagli delle interfacce sigillati.
Le superfici esterne di colore chiaro hanno contribuito a ridurre l'assorbimento del calore solare durante il giorno. Di notte, l'involucro isolato limitava la rapida perdita di calore all'interno e riduceva il carico operativo sulle apparecchiature di riscaldamento o raffreddamento.
Protezione dalla polvere e qualità dell'aria interna
Il controllo della polvere è stato un fattore di progettazione importante perché i veicoli da cantiere, il terreno esposto e il clima secco potevano creare livelli elevati di particelle sospese nell'aria. I giunti esterni dei pannelli, le interfacce del tetto e le fessure di collegamento dei moduli sono stati quindi sigillati prima della consegna finale.
Le aperture per l'aria condizionata e la ventilazione erano dotate di filtri accessibili e griglie protettive. L'accesso ai filtri è stato preso in considerazione durante la progettazione del layout, in modo che i team di manutenzione potessero completare l'ispezione e la sostituzione senza smontare le principali finiture interne.
Le aree d'ingresso includevano pavimenti resistenti, tappetini antipolvere e superfici interne delle pareti facili da pulire. Queste misure hanno contribuito a controllare la polvere depositata all'interno delle calzature e degli indumenti da lavoro.
Le camere da letto, gli uffici, i locali sanitari e gli spazi di ristorazione hanno utilizzato strategie di ventilazione separate. I servizi igienici, le docce e le aree per la preparazione dei cibi erano dotati di scarico meccanico per evitare che umidità e odori si diffondessero nei locali adiacenti.
Sistemi MEP
In fabbrica sono stati installati cavi elettrici, quadri di distribuzione, circuiti di illuminazione e condotti di comunicazione selezionati. A ciascun modulo è stato assegnato un numero identificativo collegato ai disegni elettrici, ai registri delle ispezioni e alla posizione di installazione.
L'impianto elettrico del campo potrebbe connettersi all'alimentazione elettrica temporanea del progetto. È stata inoltre prevista la generazione di riserva e la futura connessione a un sistema di accumulo di energia a batteria, se richiesto dall'appaltatore.
L'illuminazione a LED è stata utilizzata in tutti gli edifici. I sensori di presenza sono stati specificati per corridoi, spazi sanitari e locali di servizio selezionati per ridurre il consumo di elettricità non necessario.
L'impianto idraulico comprendeva la distribuzione dell'acqua fredda, la fornitura di acqua calda, la raccolta delle acque reflue e il drenaggio a pavimento. I punti di collegamento esterni sono stati posizionati secondo il piano di utilità approvato del sito per ridurre le modifiche alle tubazioni di campo.
Sicurezza antincendio e pianificazione delle emergenze
La pianificazione della sicurezza antincendio comprendeva le distanze di fuga, le uscite di emergenza, la selezione di materiali resistenti al fuoco, le interfacce di allarme, l'illuminazione di emergenza e la collocazione degli estintori portatili. Gli spazi ad alto rischio, compresi i locali elettrici e per la preparazione degli alimenti, richiedevano una separazione e una protezione aggiuntive.
I blocchi di alloggio sono stati disposti con vie di fuga all'aperto chiare che conducono a punti di raccolta designati. L'accesso dei veicoli di emergenza è stato tenuto separato dai percorsi pedonali giornalieri laddove le condizioni del sito lo consentissero.
I requisiti finali di classificazione antincendio e di allarme dovevano essere confermati da professionisti locali in base all'occupazione, all'uso dell'edificio, alla disposizione e alle procedure di approvazione cilene.
Produzione in fabbrica e controllo qualità
Prima dell'inizio della produzione, il team di progetto ha completato una revisione multidisciplinare dei layout architettonici, dei collegamenti strutturali, dei percorsi MEP, dei carichi delle apparecchiature e delle dimensioni di trasporto. Questo coordinamento ha ridotto i conflitti tra i sistemi durante l'installazione.
Le ispezioni di controllo qualità hanno riguardato le dimensioni del telaio, la qualità della saldatura, i giunti bullonati, i rivestimenti protettivi, l'installazione dei pannelli, la continuità dell'isolamento, il funzionamento di porte e finestre, l'impermeabilizzazione e la sicurezza elettrica.
Le fotografie e i moduli di ispezione sono stati registrati in base ai numeri dei singoli moduli. Ciò ha creato un record di qualità tracciabile dalla produzione in fabbrica al trasporto e all'installazione in loco.
Prima della spedizione, i moduli selezionati sono stati sottoposti a controlli di continuità elettrica, test di resistenza all'isolamento, test di pressione idraulica e ispezioni visive delle finiture interne.
Trasporto e installazione graduale
La pianificazione dei trasporti ha preso in considerazione le dimensioni dei moduli, le condizioni stradali, le restrizioni di carico, i punti di sollevamento e la sequenza in cui gli edifici sarebbero stati richiesti in loco. L'ordine di installazione era riportato nelle etichette di imballaggio e nella documentazione di consegna.
La prima fase di consegna comprendeva le unità amministrative, sanitarie e di alloggio iniziale. Le fasi successive hanno ampliato l'area residenziale e aggiunto strutture per riunioni, ristorazione e tecniche man mano che il numero del personale in loco aumentava.
Durante la produzione dei moduli, il cliente ha completato il livellamento del sito, le fondamenta, i percorsi di drenaggio e i punti di collegamento delle utenze. Questo flusso di lavoro parallelo ha ridotto la pianificazione complessiva del progetto.
I lavori in loco includevano lo scarico, il sollevamento, l'allineamento, il collegamento strutturale, l'ancoraggio, la sigillatura dei giunti, il collegamento MEP e i test funzionali.
Risultati del progetto
La struttura modulare ha fornito un ambiente di lavoro e di vita stabile vicino all'area di costruzione delle turbine eoliche. Ciò ha ridotto i tempi di trasporto giornalieri e ha favorito un coordinamento più rapido tra i team civili, meccanici, elettrici e di messa in servizio.
La prefabbricazione in fabbrica ha ridotto il volume di taglio, saldatura, finitura interna e installazione MEP richiesta in loco. Inoltre, ha reso il programma di costruzione meno dipendente dalla disponibilità di più operatori specializzati nella regione remota.
Il metodo di consegna graduale ha consentito agli edifici essenziali di diventare operativi per primi, mentre sono stati installati ulteriori moduli di alloggio e servizio con l'aumento della domanda di forza lavoro.
Dopo la fase principale di costruzione, le unità abitative in eccedenza potrebbero essere trasferite in un altro progetto energetico. I restanti moduli di ufficio, controllo e manutenzione potrebbero continuare a sostenere le operazioni a lungo termine dei parchi eolici.
Perché gli edifici modulari sono adatti per i parchi eolici
Gli edifici modulari sono particolarmente adatti per i parchi eolici perché questi progetti sono spesso sviluppati in luoghi remoti ed esposti con risorse di costruzione locali limitate. La produzione in fabbrica migliora la costanza della qualità e riduce la dipendenza dalla costruzione estensiva sul campo.
La loro struttura ricollocabile soddisfa anche le mutevoli esigenze di personale dei progetti di energia rinnovabile. Gli edifici possono supportare una grande manodopera edile durante l'installazione delle turbine e successivamente essere ridotti o riconfigurati per un team operativo più piccolo.
Le applicazioni tipiche includono alloggi per i lavoratori, uffici in loco, sale di controllo, sale di formazione, magazzini, laboratori, sale di pronto soccorso, cucine, sale da pranzo, cabine di sicurezza e sale apparecchiature.
Domande frequenti sugli edifici modulari dei parchi eolici
1. Di quali edifici modulari sono normalmente necessari un parco eolico?
Un parco eolico può richiedere alloggi per i lavoratori, uffici di progetto, sale riunioni, sale di controllo, edifici sanitari, sale da pranzo, cabine di sicurezza, magazzini e officine di manutenzione. La configurazione finale dipende dalla fase del progetto, dalle dimensioni della forza lavoro e dall'infrastruttura locale disponibile.
2. Le case mobili modulari possono resistere a forti venti?
Sì, ma la resistenza al vento deve essere verificata per il luogo di installazione specifico. Il telaio in acciaio, il tetto, i supporti a parete, i collegamenti dei moduli, gli ancoraggi e le fondamenta devono essere calcolati utilizzando i dati locali del vento, le condizioni del terreno e gli standard applicabili.
3. Quanto tempo impiega un campo eolico modulare per la consegna?
Il periodo di consegna dipende dalla quantità del modulo, dalla personalizzazione, dall'approvazione del disegno, dalla fornitura del materiale, dalla distanza di trasporto e dalla disponibilità del sito. La produzione in fabbrica e la costruzione delle fondamenta possono spesso procedere contemporaneamente, riducendo i tempi complessivi.
4. Gli edifici possono essere installati in più fasi?
Sì Gli uffici, i servizi igienici e l'alloggio iniziale possono essere consegnati per primi. È quindi possibile installare ulteriori camere da letto, sale da pranzo ed edifici tecnici man mano che la forza lavoro del progetto aumenta.
5. I moduli di alloggio del parco eolico possono essere trasferiti?
Sì I moduli progettati con connessioni bullonate e telai strutturali riutilizzabili possono normalmente essere smontati e riposizionati, previa ispezione dopo l'uso. Le dimensioni di trasporto e i punti di sollevamento devono essere considerati sin dalla fase iniziale di progettazione.
6. Quali informazioni sono necessarie per un preventivo modulare per un campo?
Il fornitore richiede normalmente il paese e la città di installazione, le coordinate del progetto, le funzioni dell'edificio, il numero di occupanti, la pianificazione delle sale, i dati climatici locali, la velocità del vento di progetto, i requisiti antincendio, le condizioni di utilità, il metodo di trasporto e la data di consegna prevista.
7. Gli edifici modulari sono adatti per altri progetti di energia rinnovabile?
Sì Sistemi simili possono essere utilizzati per parchi solari, progetti di accumulo di energia a batteria, siti idroelettrici, progetti geotermici, impianti di produzione di idrogeno e progetti di trasmissione di energia a distanza.
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Per ricevere un layout e un preventivo iniziali, fornisci:
- Paese, città e coordinate dell'installazione del progetto
- Funzioni e quantità dell'edificio richieste
- Numero massimo di occupanti
- Temperatura locale e velocità del vento di progetto
- Standard strutturali e antincendio richiesti
- Condizioni dell'alimentazione, dell'acqua e delle acque reflue del sito
- Metodo di trasporto e termine di consegna
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Autenticità e nota di pubblicazione
Questo articolo è stato preparato come caso di riferimento anonimo per una soluzione edilizia modulare a energia rinnovabile. Le informazioni di identificazione del cliente non vengono divulgate. Prima della pubblicazione come progetto aziendale completato, l'ubicazione, la capacità, la quantità dei moduli, la pianificazione, i parametri tecnici e le fotografie devono essere verificati rispetto ai registri effettivi del progetto.