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Sensores bajo la "piel" de los aerogeneradores offshore que detectan las agresiones que estos sufren en el entorno marino

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Los aerogeneradores marinos se enfrentan a un medio extraordinariamente hostil, en el que las condiciones son muy muy severas. Así: la radiación ultravioleta, el ambiente salino cargado de cloruros, los constantes ciclos de mojado y secado, el ataque de microorganismos biológicos y bacterias marinas o la humedad relativa. Pues bien, para detectar de manera temprana las primeras heridas causadas por esos elementos, el centro tecnológico vasco Tekniker ha desarrollado un sensor capaz de integrarse en el mismo recubrimiento, dentro del propio esquema de pinturas del aerogenerador. Pero no solo. Esta es la historia.
Sensores bajo la "piel" de los aerogeneradores offshore que detectan las agresiones que estos sufren en el entorno marino

El centro tecnológico vasco Tekniker ha colaborado, en el marco del proyecto AvanSurf, en el desarrollo de nuevos "recubrimientos multifuncionales" para el sector eólico marino y nuevas "tecnologías de monitorización" para controlar la degradación por corrosión de los recubrimientos "con el objetivo de resolver los retos técnicos asociados a las muy hostiles condiciones ambientales marinas". Los elementos empleados para obtener energía en el mar (convertidores de olas, aerogeneradores, dispositivos submarinos que aprovechan la energía de las corrientes) se enfrentan a la violencia de la radiación ultravioleta, el ambiente salino cargado de cloruros, los constantes ciclos de mojado y secado, el ataque de microorganismos biológicos y bacterias marinas o la humedad relativa. A estos inconvenientes se suman otros, como tener que resistir el impacto, la abrasión y el desgaste severo causados por la arena, el oleaje, las corrientes marinas o los desechos flotantes. Pues bien, el centro tecnológico Tekniker, miembro de la Basque Research and Technology Alliance (BRTA), entidad con amplia experiencia en el sector energético, ha puesto al servicio del proyecto AvanSurf sus conocimientos en ingeniería de superficies y tecnologías de la información y las comunicaciones para (1) resolver los retos técnicos asociados a las condiciones ambientales marinas a las que tienen que hacer frente los componentes de las instalaciones eólicas y (2) dotar a esas instalaciones de multifuncionalidad y de novedosos sistemas de sensorización con los que predecir fallos prematuros.

Las soluciones desarrolladas durante la iniciativa -informa Tekniker- buscan aumentar la vida útil de las instalaciones en mar abierto a través de (1) la mejora de la calidad del acero empleado en la fabricación de componentes estructurales, (2) nuevas formulaciones de pinturas multifuncionales para obtener nuevos recubrimientos de mayores prestaciones y (3) un sistema de monitorización en tiempo real que permite controlar y predecir en todo momento el estado de degradación de los elementos que están expuestos al entorno marino.

En el marco del proyecto -explican desde el centro-, se han validado así diferentes soluciones de recubrimientos y de sensorización en condiciones reales en el Marine Corrosion Test Site El Bocal, que es un Laboratorio Marino en mar abierto ubicado en la costa de Cantabria, cerca de Santander, y en el puerto de Mutriku (Gipuzkoa).

Sensor de electrodos para monitorización
El proyecto Avansurf -explican desde Tekniker- presenta "una gran cantidad de novedades tecnológicas en cuanto a desarrollo de materiales y tratamientos para la eólica offshore", así como "la posibilidad de controlar y monitorizar estos nuevos materiales y tratamientos", posibilidad que resulta "tremendamente novedosa, ya que no existen, a día de hoy, contribuciones significativas al estado del arte".

Raquel Bayón, directora de la Unidad de Tribología de Tekniker: “en entornos tan hostiles y cambiantes como son las infraestructuras de eólica offshore, la monitorización continua del estado del recubrimiento resulta imprescindible y tanto la prevención como el mantenimiento de la estructura principal del aerogenerador deben estar basados en una información precisa y veraz”

Por este motivo, Tekniker ha trabajado en el desarrollado de un sensor que es "capaz de conocer y medir in situ fielmente el estado real del recubrimiento en un sistema en el que el mantenimiento supone un esfuerzo y coste altísimos".

“Hemos fabricado -explica Bayón- un sensor formado por dos peines de electrodos interdigitados capaz de integrarse en el mismo recubrimiento, dentro del propio esquema de pinturas del aerogenerador, gracias a sus reducidas dimensiones y bajo coste, proporcionando una fuente fiable de información de primera mano sobre el estado de la capa protectora de estas estructuras offshore”.

Además, dentro del ámbito de "recubrimientos orgánicos multifuncionales", Tekniker ha trabajado en diversas soluciones de base pintura que presentan mejores propiedades en cuanto a corrosión, tribocorrosión, superhidrofobicidad, flexibilidad, alta adherencia, "y que igualmente pueden curar más rápidamente, facilitando las labores de pintado y reparación in situ, para poder garantizar la durabilidad de los distintos componentes de una instalación offshore".

Raquel Bayón, Tekniker: “hemos seleccionado y aplicado formulaciones de pintura aditivadas con cargas basadas en grafeno y pigmentos inorgánicos anticorrosivos que ofrecen muy buenas propiedades de resistencia frente a la corrosión. Estos nuevos recubrimientos desarrollados han sido validados mediante ensayos de inmersión estáticos, ensayos de corrosión cíclicos según ISO 12944 y en mar abierto”

En el caso de los sensores de monitorización, la iniciativa AvanSurf -adelantan desde Tekniker- ha confirmado la efectividad de la técnica "para ser utilizada en operaciones de monitorización y predicción de degradación de recubrimientos orgánicos en aplicaciones offshore, para poder realizar, minimizar, optimizar y programar operaciones de mantenimiento".

“Esta tecnología -matiza Bayón- necesita aún de maduración desde el punto de vista del diseño de los sensores y de la interpretación de resultados, para poder correlacionarlos de forma precisa con el estado de degradación de distintos sistemas de recubrimiento”.

AvanSurf es un proyecto finalizado en 2021, que ha contado con un presupuesto de 5 millones de euros y ha estado enmarcado en el programa CIEN del Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) del Ministerio de Ciencia e Innovación del Gobierno de España.

El consorcio de este proyecto ha estado constituido por los siguientes socios industriales: ArcelorMittal, Colores Cerámicos de Tortosa (CCT), Industrial de Acabados (Indasa), Pinturas Hempel, Tadarsa Eólica, Sistem Car, Laboratorios Alpha San Ignacio Pharma (Alphasip). Como socios tecnológicos, además de Tekniker, el proyecto ha contado con la colaboración de la Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Centro Tecnológico CTC.

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