Ensayos no destructivos de la cimentación de aerogeneradores

La captación de energía eólica ha sido de especial interés durante la última década. Hay aproximadamente 300 parques eólicos en Canadá. Las estructuras de los aerogeneradores son muy complejas. Si bien la inspección de la turbina y la torre se ha desarrollado muy bien, la literatura sobre la evaluación de la calidad, integridad y confiabilidad de sus cimientos es relativamente limitada. En este artículo, revisaremos cómo las pruebas no destructivas de la base de la turbina eólica pueden ayudar a los ingenieros en el proceso de control de calidad y garantía de calidad.

[vc_row type=”in_container” full_screen_row_position=”middle” column_margin=”default” scene_position=”center” text_color=”dark” text_align=”left” overlay_strength=”0.3″ shape_divider_position=”bottom” bg_image_animation=”none”][vc_column column_padding=”no-extra-padding” column_padding_position=”all” background_color_opacity=”1″ background_hover_color_opacity=”1″ column_link_target=”_self” column_shadow=”none” column_border_radius=”none” width=”1/1″ tablet_width_inherit=”default” tablet_text_alignment=”default” phone_text_alignment=”default” overlay_strength=”0.3″ column_border_width=”none” column_border_style=”solid” bg_image_animation=”none”][vc_column_text] [/vc_column_text][vc_column_text]Durante la última década, Canadá ha realizado grandes inversiones en energía eólica, aumentando su capacidad anual de casi 2.000 MW en 2008 a 13.000 MW en 2019. Eso es suficiente para alimentar aproximadamente a 3,3 millones de hogares , el 6% de la demanda de electricidad de nuestro país ( Canadian Wind Asociación de Energía, 2019 ). Hay 299 parques eólicos operando de costa a costa, incluidos proyectos en dos de los tres territorios del norte. Si bien el control de calidad, la inspección de rutina y el monitoreo del rendimiento de la turbina y las palas se han desarrollado significativamente en los últimos años, el control de calidad y el monitoreo de los elementos de cimentación a menudo se pasan por alto ( Carles Nmai ). Esto es esencial para mantener estas enormes torres conectadas a tierra y seguras.

Fundación de aerogeneradores

Las turbinas eólicas a menudo se apoyan sobre cimientos de hormigón macizo:

• La base de la turbina eólica puede ser tan grande como 10-15 metros (diámetro),
• El bloque de cimentación puede tener un grosor de 1 a 2 metros , según el tamaño de la torre y las características del suelo.

Debido a su tamaño relativamente grande, estos cimientos a menudo se consideran hormigón en masa ( ¿Qué es el hormigón en masa? ). Esto puede provocar una acumulación significativa de calor (del proceso de hidratación del cemento) y desarrollar un gradiente de temperatura masivo en el bloque de cimentación. Esto puede resultar en un agrietamiento por contracción térmica poco después de que el concreto se endurezca, comprometiendo la integridad estructural y la durabilidad de la base.

Adaptado del sitio web del proyecto eólico Henvey Inlet , septiembre de 2019

Los cimientos de las turbinas eólicas tienen un sofisticado refuerzo de acero congestionado para proporcionar estabilidad frente a cargas dinámicas. Esto hará que la colocación de concreto sea un desafío y puede resultar en parches de mala calidad en la base. Si bien el uso de concreto autoconsolidable (SCC) y fibras de acero puede ayudar a superar algunos de estos desafíos, al reducir la cantidad de barras de acero y la colocación adecuada. Sin embargo, la calidad de los cimientos debe evaluarse antes de instalar la torre y la turbina.

Control de calidad de la cimentación de aerogeneradores

Las pruebas de control de calidad de rutina, como la prueba de asentamiento (prueba de flujo en caso de SCC), el contenido de aire y la medición de la resistencia son necesarias para monitorear el desarrollo de la resistencia en las cimentaciones de masa de concreto. El proceso de colocación y curado del hormigón debe planificarse cuidadosamente. Cualquier interrupción en el trabajo o cambio en la orden de trabajo debe registrarse completamente. Después de la colocación, se debe adoptar un régimen de curado adecuado para eliminar el riesgo de agrietamiento por contracción a temprana edad. Otro problema podrían ser las reacciones álcali-sílice. Dado que estos cimientos normalmente están expuestos, el riesgo de ASR será alto si los agregados son potencialmente reactivos. Las pruebas no destructivas se pueden utilizar para evaluar la calidad de estas bases durante y después del endurecimiento.

1- Monitoreo de temperatura y fuerza

Monitorear el gradiente de temperatura en el concreto en masa es importante para minimizar el riesgo de agrietamiento después del endurecimiento. Se pueden utilizar sensores de temperatura (cableados e inalámbricos) para recopilar información de diferentes ubicaciones de los cimientos. Además, dependiendo del tipo de hormigón, esta información se puede traducir en resistencia del hormigón utilizando el método de madurez. El método de madurez proporciona un enfoque simple para evaluar la resistencia de los materiales a base de cemento en tiempo real, es decir, durante la construcción

2- Tomografía ultrasónica

La tomografía ultrasónica se puede utilizar para evaluar las deficiencias de poca profundidad en los cimientos. Dependiendo del patrón de refuerzo, esta técnica proporciona una herramienta confiable y rentable para escanear el concreto en busca de posibles defectos. El método funciona basándose en la transmisión y recepción de señales ultrasónicas de una serie de transductores; las señales recopiladas se combinan para desarrollar mapas 2D de defectos subterráneos u otras anomalías.

Copyright reservado para KIWA GmbH ( Dr.-Ing. Andrei Walther ) – Utilizado con permiso

3- Impacto-Eco

Impact-Echo  es un método de prueba no destructivo para evaluar estructuras de hormigón y mampostería. La prueba utiliza ondas de tensión (sonido) que normalmente se generan al golpear el concreto con un impactador (Impacto) y registra los reflejos y refracción de los defectos internos y otros límites (Eco).

A medida que las ondas P y S se propagan dentro del elemento de hormigón, se reflejan en las interfaces internas (hormigón-grieta, hormigón-aire, hormigón-armadura) o límites externos. La llegada de estos ecos a la superficie induce al desplazamiento. Este desplazamiento se puede medir colocando un transductor sensible (que luego convierte el desplazamiento o la aceleración en voltaje eléctrico). Los datos se registran mediante un sistema de adquisición y registro de datos. Más información sobre Impact-Echo

El método se puede utilizar para identificar delaminación, discontinuidad y huecos importantes dentro de los bloques de cimentación. En cimentaciones con espesor conocido, los resultados pueden analizarse para mostrar la profundidad de los defectos.

4- Radar de penetración terrestre

El radar de penetración terrestre (GPR) es una técnica muy útil para la obtención de imágenes y el escaneo de hormigón no destructivo. GPR utiliza radiación electromagnética pulsada para escanear hormigón. GPR consta de una antena transmisora ​​y una antena receptora y una unidad de procesamiento de señales. GPR emite pulsos electromagnéticos (pulsos de radar) con una frecuencia central específica para escanear el medio del subsuelo. Las ondas reflejadas de las capas del subsuelo y los objetos son capturados por la antena del receptor.

Grietas en la base de la turbina eólica

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