Monitorización de cimentaciones: ¿galgas extensométricas resistivas o de fibra óptica?

A la hora de instalar aerogeneradores más  grandes, pesados y potentes en aguas profundas y alejados de la costa, la cimentación tiene una importancia fundamental y —probablemente— no ha recibido hasta ahora la atención que merece.  Sin embargo, es crucial para reducir el coste nivelado de la energía (LCOE) que producen los molinos marinos.

Comparativa de tecnología y costes

La suma de la torre y la turbina de un aerogenerador marino puede pesar más de 1000 toneladas y tener una altura total de más de 200 metros. Estas estructuras se apoyan sobre cimentaciones fijas con diseños de monopilote, de celosía o de gravedad. Las cimentaciones deben ser capaces de soportar la estructura en presencia de vientos fuertes y mar gruesa durante al menos 25 años, que es la vida útil prevista de una turbina. 

Para monitorizar la integridad estructural de las cimentaciones, sobre todo en las zonas críticas donde la deformación es máxima (inmediatamente por encima y por debajo del lecho marino) se requieren conocimientos expertos y tecnologías de ensayo y medida de vanguardia. Sin embargo, en este campo el desarrollo industrial va por delante de la elaboración de normas de diseño y no existen guías claras para los desarrolladores de instalaciones offshore. En este estudio, el líder tecnológico HBM Test and Measurement compara los sistemas de galgas extensométricas resistivos y de fibra óptica que se emplean en las cimentaciones de los aerogeneradores marinos.

Este tipo de medidas son vitales para verificar los diseños y para garantizar que la cimentación de un aerogenerador marino se mantiene en buen estado a largo plazo. Típicamente, la zona de mayor flexión de una cimentación es el punto de entrada en el lecho marino. La tecnología de galgas extensométricas permite medir por encima e incluso por debajo del lecho marino, con unas protecciones y un diseño adecuados.

En el caso de los monopilotes se pueden utilizar anillos de galgas extensométricas protegidas situadas a lo largo de la circunferencia, en el interior de la cimentación. En las estructuras de gravedad y de celosía hay otros puntos críticos. Tras aplicar la compensación de temperatura oportuna, los datos de estos puntos de medición se envían a un sistema de adquisición dedicado, en donde se almacenan y se combinan con lecturas de acelerómetros, inclinómetros y otros sensores presentes en la estructura, formando así un sistema de medida completo.  Este sistema puede trabajar con la red SCADA del operador o enviar datos de forma remota a través de GSM o vía satélite.

A pesar de los desafíos técnicos que implica, medir con precisión en el punto en donde la estructura recibe mayores fuerzas —bajo el agua— tiene un valor enorme. En el futuro, habrá sin duda normas que aportarán claridad sobre el tipo de medidas, la ubicación y la frecuencia de registro. Sin embargo, el vacío actual en ese sentido hace que sea esencial una cooperación técnica estrecha con los expertos en medidas en condiciones extremas, en especial en las medidas subacuáticas. En un sector que se ha desarrollado más deprisa que las normas diseñadas para guiar ese desarrollo, se depende mucho del rendimiento histórico de los productos, entre ellos las galgas extensométricas.

Ahora bien: ¿qué galga extensométrica debe utilizarse? HBM tiene muchos años de experiencia en diseño, fabricación y suministro de galgas extensométricas tanto resistivas como de fibra óptica. Además tiene un historial imbatible en instalaciones completadas con éxito, submarinas y bajo el lecho marino. Por todo ello, hemos elaborado una sencilla comparación técnica y comercial de los paquetes típicos de galgas extensométricas ópticas y  resistivas.

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