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Traceado eléctrico para centrales de energía solar

El cable calefactor adecuado para cada proceso
Monitoreo y control de temperatura
Estudio científico: NOOR 1
eltherm gana la adjudicación del proyecto Xina Solar

El traceado eléctrico en centrales solares térmicas es necesario para prevenir la solidificación o congelación de las sales fundidas (a partir de los 260 °C), del aceite de transferencia de calor, del aceite sintético (15 °C) y del agua o de la condensación (0 °C) o bien para precalentar tuberías y sistemas. Su función principal consiste en precalentar las tuberías y sistemas vacíos y mantener la temperatura deseada durante todo el proceso para prevenir la solidificación de los fluidos. Un traceado eléctrico diseñado de manera óptima convierte la energía eléctrica en calor, evitando de este modo la pérdida de calor de la tubería hacia el exterior. El traceado eléctrico es esencial en las centrales solares térmicas, en particular para el sistema térmico (TES) y los equipos de corriente propia o de emergencia. Un traceado cuidadosamente planificado asegura un proceso sin dificultades y contribuye a evitar costosos bloqueos en las tuberías. Por el contrario, un traceado mal planificado puede dar lugar a altos costes, lo que podría afectar negativamente a la rentabilidad global de la central. Por consiguiente, es imprescindible contar con un socio fiable y con experiencia que pueda entregar el sistema completo para su central solar térmica, incluyendo la ingeniería, puesta en marcha y el diseño. Con menos del uno por ciento del presupuesto total del proyecto, el traceado eléctrico es una pequeña, pero importante inversión clave, que conforma una parte esencial de todo el proyecto. La falta de experiencia en esta materia podría conducir a problemas grandes y costosos, y poner en peligro todo el proyecto.

eltherm ofrece soluciones llave en mano flexibles y rentables, desde la adquisición de datos hasta la puesta en marcha, incluyendo el diseño óptimo, facilidad de manejo y mantenimiento.


Visión esquemática del traceado eléctrico de una central solar térmica:


El cable calefactor adecuado para cada proceso

La selección del cable calefactor adecuado para cada proceso es primordial. Para aplicaciones de protección contra heladas ofrecemos una amplia gama de cables calefactores autorregulantes, cables calefactores paralelos o cables calefactores de resistencia, todos ellos de producción propia. Las tecnologías frecuentemente utilizadas, tales como colectores cilindroparabólicos, reflectores de Fresnel lineales o el sistema Dish-Sterling, trabajan con aceite de transferencia térmica para el funcionamiento de la turbina, que es la encargada de generar la electricidad. Este aceite se debe mantener a una temperatura exacta para que permanezca fluido. Otro aspecto importante es el calentamiento y el mantenimiento de la temperatura de la sal fundida. Las centrales solares térmicas de torre, por ejemplo, emplean sal líquida como medio de transferencia de calor para mejorar el rendimiento del sistema. La temperatura de trabajo y mantenimiento en esta aplicación es muy alta: hasta 400° o 565 °C, dependiendo de la central. Para ello utilizamos nuestro cable calefactor de aislamiento mineral ELK-MI. Este cable tiene un rendimiento extremadamente alto a temperaturas máximas de funcionamiento y por consiguiente es la mejor solución para aplicaciones a alta temperatura, incluso en entornos agresivos. El cable destaca por ser extremadamente resistente, a prueba de humedad y mecánicamente estable.

La conexión del cable calefactor con aislamiento mineral es un punto crítico: sólo la tecnología de soldadura láser de alta precisión garantiza una conexión segura y fiable de calidad constante. eltherm utiliza esta tecnología de forma estándar para sus cables calefactores con aislamiento mineral. Las conexiones son absolutamente herméticas al vapor y sin residuos corrosivos de fundente. Las conexiones no soldadas permiten máxima flexibilidad. Incluso la soldadura por láser de acero inoxidable, aleación Inconel 825 resulta posible. Las conexiones soldadas con láser reducen tanto los costes de instalación como los costes de servicio y mantenimiento.

Cables calefactores con aislamiento mineral

Lasergeschweißte Verbindung
Conexión soldada por láser

Cables calefactores con aislamiento mineral


Monitoreo y control de temperatura

Un desafío importante para el sistema de traceado eléctrico de una central solar térmica, particularmente en aplicaciones con sales fundidas, es medir, controlar y monitorear los circuitos de calefacción. Con el TraceVision® System los ingenieros de eltherm han establecido un nuevo hito en el control y monitoreo, que es a la vez seguro, fiable y altamente flexible y que puede adaptarse a las necesidades del cliente. En las aplicaciones con muy altas tasas de rendimiento, el sistema ejecuta un gran número de procesos con complicadas operaciones aritméticas, a alta velocidad de trabajo y con precisión y flexibilidad, todo ello combinado con una configuración y puesta en marcha sencillas. La temperatura medida por uno o más sensores de temperatura es transmitida a través de módulos E/S de CAN-open y procesada por el controlador EL-HTC/22, mientras que el consumo de energía propio de todo el sistema se mide continuamente. Si los valores medidos exceden o caen por debajo de los valores definidos, se activa una alarma, lo que permite identificar las posibles fuentes de error.

eltherm TraceVision® System
Datos técnicos:

El compacto equipo de control del circuito de calefacción EL-HTC/22 es un todo terreno que permite controlar y monitorear las tareas industriales de control. Junto con nuestro innovador software TraceVision®, es la solución perfecta para un control fácilmente manejable y rentable de un sistema de traceado eléctrico completo.

Funcionamiento del TraceVision® System de eltherm


Estudio científico: NOOR 1

Al noreste de la pintoresca ciudad de Uarzazate, famosa por sus alcazabas y sus estudios cinematográficos, escenarios de numerosas películas de Hollywood, se ha construido una de las mayores y más avanzadas plantas de energía solar en todo el mundo. El fuerte sol del desierto marroquí ofrece suficiente energía solar para operar una planta de energía de 160 MW - una de las mayores plantas de colectores cilindroparabólicos del mundo. El consorcio español SK-Acciona-Sener encargado de la construcción de la planta y contratado por ACWA Power Ouarzazate, compañía elegida por la Agencia Marroquí para la Energía Solar (MASEN) para el proyecto, encargó a eltherm la responsabilidad sobre el trazado eléctrico del circuito de sales fundidas. La sal fundida se utiliza para almacenar el calor (hasta 3 horas en este caso) a fin de que la energía también se pueda generar aún cuando no brilla el sol.

Los ingenieros de eltherm aceptaron este reto y diseñaron la ingeniería completa para el sistema de traceado eléctrico en tan sólo tres meses. La producción, montaje y entrega a tiempo se llevaron a cabo también en un plazo de tiempo ajustado. Se instalaron 315 circuitos de calefacción para sal fundida y 30 circuitos de calefacción para el fluido de transferencia térmica, con más de 18 km de cables calefactores con aislamiento mineral (de uno y dos hilos). Esto supuso: 800 conexiones soldadas por láser, más de 500 cajas de conexión y más de 600 sensores de temperatura Pt100. El verdadero reto radicaba en el diseño del sistema de control y monitoreo de estos circuitos de calefacción. Con el recientemente desarrollado TraceVision® System, que consta de un PLC, varios módulos E/S y completado con el software TraceVision® MANAGER y TraceVision® VIEWER, de manejo fácil e intuitivo, eltherm marcó nuevos hitos.

En las obras se emplearon 30 instaladores para la instalación de los cables calefactores, los sensores de temperatura y los accesorios. La central NOOR 1 terminada cuenta con un sistema de traceo eléctrico fiable, con una reducida tasa de fallo, avanzada tecnología de medición y control y equipos de monitorización de alta gama.

Si bien NOOR 1 es tan solo el principio: Marruecos ya está planeando las centrales NOOR 2, NOOR 3 y NOOR 4 en un área de 3,000 hectáreas. Todo el complejo termosolar deberá producir 500 megavatios de energía para abastecer a alrededor de 1,23 millones de personas, lo que significa un ahorro cercano a las 600.000 toneladas métricas de emisiones de CO2. El proyecto Uarzazate es un proyecto de referencia para la generación de energía respetuosa con el medio ambiente y de baja emisión de carbono, para el cual eltherm ha puesto su grano de arena con su avanzada tecnología.


eltherm gana la adjudicación del proyecto Xina Solar

eltherm Sudáfrica ha sido seleccionada para diseñar y montar el sistema de traceado eléctrico de la planta de energía solar de Xina Solar One. Es el primer proyecto importante de eltherm en Sudáfrica desde que se estableciera la sucursal en Johannesburgo hace aproximadamente un año. El contrato adjudicado a eltherm por Abengoa incluye el desarrollo a medida, la ingeniería y la instalación del sistema de traceado eléctrico de Xina Solar One.

Se requieren kilómetros de cables calefactores con aislamiento mineral para el calentamiento del sistema de colectores cilindroparabólicos. Estos cables son completamente impermeables gracias a sus uniones soldadas por láser, evitando posibles daños causados por la penetración de agua. Además, el sistema de traceado eléctrico viene equipado con TraceVision System®, un software de eltherm configurable por el cliente que garantiza un funcionamiento eficiente y sin interrupciones, siempre controlado y monitoreado.

La instalación del sistema de traceado eléctrico de Xina Solar One comenzará en junio de 2016 y durará aproximadamente de seis a ocho meses hasta su completa finalización. Giles Maynard, director general de eltherm SA señala: "Estamos muy orgullosos de formar parte de este importante proceso, que representa la base de nuestro crecimiento en energía solar termoeléctrica (Concentrated Solar Power – CSP, por sus siglas en inglés) en el mercado de Sudáfrica. Asimismo, el proyecto proporciona además la base para nuestro objetivo de convertirnos en un líder en el campo de los sistemas de traceado eléctrico en Sudáfrica, subrayando nuestro compromiso de contribuir al desarrollo económico y sostenible de nuestro país".

La tecnología de espejos parabólicos de 100 megavatios de Xina Solar One está equipada con un tanque de sales fundidas que permite el almacenamiento y la entrega de hasta cinco horas de energía térmica en tiempos de máxima carga, incluso después de la puesta del sol. En este aspecto, el sistema de traceado eléctrico juega un papel esencial a la hora de almacenar y utilizar la energía solar. La planta suministrará energía a cerca de 95.000 hogares y contribuirá al ahorro de 348.000 toneladas de CO2 al año.


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