Estudio de alternativas sobre idea inicial de depósito de aire comprimido con hormigón de muy alto rendimiento. Viabilidad constructiva y económica.
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Título: Estudio de alternativas sobre idea inicial de depósito de aire comprimido con hormigón de muy alto rendimiento. Viabilidad constructiva y económica.
Autor: Sánchez Barbado, Ramón Alejandro
Resumen:
[ES] Con la problemática observada en los últimos años respecto a la aceleración del cambio climático, la humanidad se enfrenta a la mejor adaptación posible a este. La carrera por un mejor y mayor aprovechamiento de las energías renovables como sustitución de las energías fósiles está en auge, siendo la energía eléctrica el motor principal de la sociedad en el futuro. Las energías renovables tienen como principal problema la imprevisibilidad de la naturaleza ya que se produce energía cuando estas actúan. La demanda de los usuarios de energía fluctúa en función de las necesidades del momento, por ello, las energías renovables o bien no pueden satisfacer dicho reclamo o existe un excedente de energía que se desaprovecha. Debido a que esta energía eléctrica producida no puede ser almacenada en grandes baterías para su posterior uso y que España es una potencia mundial en producción de energía eólica, en este trabajo se plantea una forma de almacenamiento del aire producido por la naturaleza, con el fin de utilizarlo para la producción de electricidad cuando la demanda de los usuarios la requiera. Dado que el uso ya fue analizado por el autor de este texto en junio de 2020, la solución que se aportó fue un depósito de aire comprimido de Hormigón de Muy Alto Rendimiento (HMAR) situado en las celdas de los cajones que conforman los muelles y obras de protección de los puertos. El espacio elegido es un espacio en desuso situado en zona marítima propensa a la existencia de vientos. El ambiente marino hace que el hormigón sea un material acertado para la durabilidad de los depósitos, pero es un material que trabaja bien a compresión. El aire comprimido dentro del depósito obligó a realizar un diseño de este con cierta peculiaridad, con el fin de poder satisfacer la necesidad de almacenamiento del aire y la mejor forma de trabajo que presenta el hormigón. Al utilizar Hormigón de Muy Alto Rendimiento (HMAR) se pueden obtener mejores rendimientos del material con menores cantidades. Una vez realizado el proyecto del depósito, se procedió a su construcción, obteniendo resultados con problemas debidos tanto en complejidad constructiva, económica y funcional. El objetivo del presente trabajo es analizar los posibles errores del depósito original y plantear el estudio de dos alternativas que satisfagan y mejoren las condiciones tanto de viabilidad constructiva como económicas. Se solventarán a su vez las fallas que presentaba el diseño primigenio. Todas estas alternativas conformarán un nuevo planteamiento del depósito y una readaptación de los cajones marinos con el objetivo que sus celdas sean en si mismo depósitos.
[EN] Given the issues observed in recent years regarding the acceleration of climate change, humanity is confronted with the need for the best possible adaptation. The race for better and increased utilization of renewable energies to replace fossil fuels is on the rise, with electric power being the primary driver of society in the future. Renewable energies face a significant challenge in the unpredictability of nature, as energy is generated when these sources are active. User demand for energy fluctuates based on real-time needs. As a result, renewable energies either cannot meet this demand or there is excess energy that goes to waste. Because this electrical energy cannot be efficiently stored in large batteries for later use, and given that Spain is a global leader in wind energy production, this work proposes a method for storing the air produced by nature, with the aim of using it for electricity generation when user demand requires it. Since the author of this text analyzed this solution in June 2020, the proposed solution was a Compressed Air Storage Facility made of Ultra High-Performance Concrete (UHPC) located in the cells of the docks that make up the ports' protective structures. The chosen location is a disused space in a maritime area prone to strong winds. The marine environment makes concrete a suitable material for the durability of the storage facilities, but it is a material that performs well under compression. The compressed air within the facility required a unique design to meet the need for air storage and the optimal performance of concrete. By using Ultra High-Performance Concrete (UHPC), better material performance can be achieved with smaller quantities. Once the facility project was completed, construction resulted in issues related to construction complexity, cost, and functionality. The objective of this work is to analyze the potential flaws in the original facility design and propose the study of two alternatives that satisfy and improve both construction and economic viability. Simultaneously, the issues with the original design will be addressed. These alternatives will form a new approach to the facility, with a reconfiguration of the marine cells to turn them into air storage compartments.
[ES] Con la problemática observada en los últimos años respecto a la aceleración del cambio climático, la humanidad se enfrenta a la mejor adaptación posible a este. La carrera por un mejor y mayor aprovechamiento de las energías renovables como sustitución de las energías fósiles está en auge, siendo la energía eléctrica el motor principal de la sociedad en el futuro. Las energías renovables tienen como principal problema la imprevisibilidad de la naturaleza ya que se produce energía cuando estas actúan. La demanda de los usuarios de energía fluctúa en función de las necesidades del momento, por ello, las energías renovables o bien no pueden satisfacer dicho reclamo o existe un excedente de energía que se desaprovecha. Debido a que esta energía eléctrica producida no puede ser almacenada en grandes baterías para su posterior uso y que España es una potencia mundial en producción de energía eólica, en este trabajo se plantea una forma de almacenamiento del aire producido por la naturaleza, con el fin de utilizarlo para la producción de electricidad cuando la demanda de los usuarios la requiera. Dado que el uso ya fue analizado por el autor de este texto en junio de 2020, la solución que se aportó fue un depósito de aire comprimido de Hormigón de Muy Alto Rendimiento (HMAR) situado en las celdas de los cajones que conforman los muelles y obras de protección de los puertos. El espacio elegido es un espacio en desuso situado en zona marítima propensa a la existencia de vientos. El ambiente marino hace que el hormigón sea un material acertado para la durabilidad de los depósitos, pero es un material que trabaja bien a compresión. El aire comprimido dentro del depósito obligó a realizar un diseño de este con cierta peculiaridad, con el fin de poder satisfacer la necesidad de almacenamiento del aire y la mejor forma de trabajo que presenta el hormigón. Al utilizar Hormigón de Muy Alto Rendimiento (HMAR) se pueden obtener mejores rendimientos del material con menores cantidades. Una vez realizado el proyecto del depósito, se procedió a su construcción, obteniendo resultados con problemas debidos tanto en complejidad constructiva, económica y funcional. El objetivo del presente trabajo es analizar los posibles errores del depósito original y plantear el estudio de dos alternativas que satisfagan y mejoren las condiciones tanto de viabilidad constructiva como económicas. Se solventarán a su vez las fallas que presentaba el diseño primigenio. Todas estas alternativas conformarán un nuevo planteamiento del depósito y una readaptación de los cajones marinos con el objetivo que sus celdas sean en si mismo depósitos.
[EN] Given the issues observed in recent years regarding the acceleration of climate change, humanity is confronted with the need for the best possible adaptation. The race for better and increased utilization of renewable energies to replace fossil fuels is on the rise, with electric power being the primary driver of society in the future. Renewable energies face a significant challenge in the unpredictability of nature, as energy is generated when these sources are active. User demand for energy fluctuates based on real-time needs. As a result, renewable energies either cannot meet this demand or there is excess energy that goes to waste. Because this electrical energy cannot be efficiently stored in large batteries for later use, and given that Spain is a global leader in wind energy production, this work proposes a method for storing the air produced by nature, with the aim of using it for electricity generation when user demand requires it. Since the author of this text analyzed this solution in June 2020, the proposed solution was a Compressed Air Storage Facility made of Ultra High-Performance Concrete (UHPC) located in the cells of the docks that make up the ports' protective structures. The chosen location is a disused space in a maritime area prone to strong winds. The marine environment makes concrete a suitable material for the durability of the storage facilities, but it is a material that performs well under compression. The compressed air within the facility required a unique design to meet the need for air storage and the optimal performance of concrete. By using Ultra High-Performance Concrete (UHPC), better material performance can be achieved with smaller quantities. Once the facility project was completed, construction resulted in issues related to construction complexity, cost, and functionality. The objective of this work is to analyze the potential flaws in the original facility design and propose the study of two alternatives that satisfy and improve both construction and economic viability. Simultaneously, the issues with the original design will be addressed. These alternatives will form a new approach to the facility, with a reconfiguration of the marine cells to turn them into air storage compartments.
URI: http://hdl.handle.net/10251/210627
Fecha: 2024-10-21
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ETSICCP - Trabajos académicos [2365]
Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos