Tecnologías optimizan la construcción de parques eólicos

Con la meta del Gobierno de que la energía eólica pueda suplir más de un 20% de la demanda brasileña por electricidad en 2020, optimizar recursos de obras con el uso de equipos de construcción eficientes se ha vuelto condición sine qua non para las empresas que actúan en el sector.

La generación de energía eólica en Brasil acaba de exceder un límite histórico: sobrepasó la marca de 1 SW de producción anual. Ese es el resultado de diez años de inversiones en la tecnología, cuyos parques eólicos se concentran principalmente en las Regiones Noreste y Sus. A pesar del volumen representar un marco para el sector, él no cambia significativamente el escenario de la matriz energética brasileña, pues representa poco más del 1% del total de la electricidad consumida en el País. Para cambiar ese cuadro, el gobierno federal tiene un plan ambicioso: hacer con que la generación eólica pase a representar entre el 20% y el 25% de los 100 GW que la populación consumirá en 2020. Las obras para lograr el nuevo nivel ya empezaron, como la reportaje de M&T puede conferir en los estados de Ceará y Bahía.

Ceará es un capítulo aparte en esa historia, pues concentran casi la mitad de la generación eólica brasileña. Bahía, por otro lado, está en plena construcción del más grande complejo de parques eólicos en ele territorio nacional, el de Guanambi. Previsto para entrar en operación en el segundo semestre de 2012, adicionará más de 260 megawatts (MW) de energía cuando fuera activado. (véase reportaje sobre las obras del Complexo Eólico de Guanambi en la página 28).

La evolución de la producción afectó fuertemente las constructoras especializadas en ese tipo de obra, estableciendo nuevas metodologías para cumplir con plazos cortos y mayor eficiencia. El cronograma urgente, a propósito, es una de las características de los sitios de trabajo, al lado del aprendizaje rápido. Para Aristarco Sobreira, director comercial y de incorporaciones de Mercurius Engenharia, el resultado está siendo positivo, afectando todos los involucrados quiénes necesitan acompañar la evolución del sector, desde los expertos hasta los fabricantes de equipos de construcción y de los aerogeneradores. Y también ha permitido que la energía eólica producida en Brasil pudiera llegar a precios más competitivos. “actualmente, el valor del kilowatt  generado en ese tipo de energía, llamada de reserva, es tres veces menor do que era hace una década”, explica el ejecutivo. “Con eso, las subastas ya actúan con precios semejantes a los de la energía tradicional, generada por hidroeléctricas y termoeléctricas, cuyo promedio se acerca de R$ 100 por kilowatt generado anualmente”.

Según él, Mercurius Engenharia ha actuado en un 56% de las obras que le dieron origen a los parques eólicos en operación en el País. Ese histórico diferencia le dio a la empresa una especialización en obras civiles para el segmento, mejorando la productividad con el paso de los años. “Somos cinco veces más productivos en términos de obras do que éramos hace 10 años’, evalúa Sobreira. Y, según él, la mejoría no es una particularidad de Mercurius. “Las mismas torres eólicas no pasaban de 50 metros de altura en la década pasada. Hoy, tenemos ejemplos de construcciones con 100 metros de altura, capaces de captar vientos más fuertes, optimizando la generación de energía”, complementa.

La evolución del sector eólico es un movimiento de escala, en la visión de otro ejecutivo de Mercurius, el director técnico Ricardo Teixeira. Él argumenta que no sería posible montar torres más altas si el mercado brasileño de construcción no se equipase con grúas de mayor capacidad, lo que quiere decir superior a mil toneladas. “El incremento de máquinas de terraplén como excavadoras, tractores, camiones y compactadores de tambor más productivos también tiene su mérito en la mejoría del sector”, añade.

Metodología genera eficiencia
El punto de vista de los ejecutivos de Mercurius es confirmado por Antônio Medeiros de Oliveira, director de planeamiento de Dois A Engenharia, empresa con foco en proyectos de construcción de parques eólicos. Él explica que hay una metodología de construcción que impone la optimización de los recursos ya relacionados anteriormente. “La concepción de un parque eólico es dividida en tres fases: obras civiles, que involucran terraplén y fundaciones; montaje de los aerogeneradores e implantación de los cables para distribución en el sistema brasileño de energía”, explica. Las mismas obras, por su vez, necesitan ser segmentadas en las etapas de logística y de ejecución propiamente dita.

El proceso se inicia antes de la instalación del sitio de construcción, con la realización de estudios de campo para subsidiar los licenciamientos y los proyectos ejecutivos. “Los principales estudios en esa etapa son los levantamientos topográficos, la identificación y caracterización de áreas de préstamo de materiales para los accesos (pizarras)  y sondajes del terreno”, detalla Oliveira.

En su evaluación, los sondajes deben ser realizados en las posiciones lo más aproximadas posible del local de cada aerogenerador, en función de la grande extensión de áreas de instalación de los parques. Como los terrenos son heterogéneos, la recomendación es que cada fundación se evaluada aisladamente, lo que puede merecer un proyecto específico. “Lo más común es que sean evaluados unos cuantos grupos de terreno y que el proyecto de fundación sea efectuado de acuerdo con dichos grupos”, dice.

La logística de suministro de materiales es la acción siguiente. Para Oliveira, esa es otra etapa de la construcción que merece atención especial. Él subraya que una obra de parque eólico dura un promedio de dos años, lo que es considerado un plazo corto en términos de infraestructura. Además del tiempo relativamente menor, ese tipo de instalación  involucra muchas actividades paralelas, llevando a una preocupación constante con el suministro de materiales y con el movimiento de los equipos de trabajo. “Debemos siempre trabajar pensando en la liberación de las actividades para el equipo sucesor y cumpliendo con un cronograma rígido”, argumenta.

Ricardo Teixeeira, de Meercurius, refuerza la opinión del ejecutivo de Dois A Engenharia. Él añade que es necesario prever los movimientos de equipos y el transporte de materiales tanto fuera cuanto dentro del sitio de trabajo. “Como experto en las obras civiles, Mercurius suele programar solamente la logística del sitio, lo que involucra la nivelación de terreno y la pavimentación de las vías de acceso para los equipos de grande porte como grúas y carretas que transportarán los aerogeneradores y las palas eólicas”, informa Teixeira.

Sobreira, también de Mercurius, complementa la información de su socio, y recuerda que esa etapa de la obra suele exigir altos volúmenes de movimiento de tierra, pues los parques eólicos generalmente son construidos en regiones serranas o sobre dunas cerca del litoral. “El terraplén debe eliminar rampas de alta inclinación – superiores a un 10% - además de establecer pistas anchas con curvas blandas y de rayo suficiente para que las carretas que transportan las palas eólicas, con más de 40 metros de largo, puedan hacerlas sin problemas”.

El ancho de las vías de acceso, por su vez, varía según la configuración de la obra, planeada por la empresa contratante. Según Teixeira ellas suelen tener entre 6 y 15 metros de ancho, siendo que las más grandes incluyen vías bidireccionales para tránsito de grúas y carretas de grande porte. El ejecutivo aclara también que hay contratantes quiénes prefieren optar por una vía unidireccional, previendo que difícilmente habrá el encuentro de dos equipos de grande porte en la misma carretera. Para ese tipo de opción, vale el raciocinio de que, lauque cuando haya el encuentro, es posible que uno de ellos espere el otro pasar. “Con eso, se puede reducir significativamente los costos y el plazo de ejecución del terraplén”, evalúa Teixeira.

Para Oliveira, optimizar los recursos de terraplén es una actitud cada vez más necesaria, principalmente en obras realizadas lejos de los grandes centros urbanos. “En unas cuantas regiones, ya encontramos dificultad en obtener equipos en cantidad suficiente para cumplir con los emprendimientos”, afirma. Él explica que la movilización de la flota de equipos fuera-de-carretera es realizada con base en los cálculos de los volúmenes de tierra que serán transportados. “De pose de los proyectos de terraplén y de pavimentación, el gerente de proyecto identifica eses volúmenes y determina el número de frentes de servicio en función de los plazos de ejecución establecidos en contrato”, agrega. De acuerdo con él, esa actitud implica el establecimiento de un histograma de permanencia de equipos en la obra, trabajo fundamental para minimizar los efectos de la posible falta de máquinas.

Oliveira también acredita que sea válido reducir el espaciamiento entre las torres, lo que puede llevar a la reducción del largo total de las vías que serán construidas y, consecuentemente, del costo del emprendimiento. Sin embargo, esa reducción solamente puede ser hecha con base en estudios realizados por el fabricante, pues la distancia entre las torres está directamente conectada a la eficiencia de aerogeneradores, en la evaluación del ejecutivo. Él añade también que el destino de los aerogeneradores se hace por medio de un estudio en el cual se establece la mejor ubicación, considerando la situación actual de los vientos.

Sobreira, de Mercurius, complementa y recuerda que la distancia entre las torres suele ser desde dos veces y media a tres veces el ancho de las palas eólicas en los parques donde las torres son posicionadas en fila horizontalmente (una al lado de la otra). “En el caso de torres posicionadas en fila verticalmente (una detrás de la otra) la distancia normalmente es de ocho a nueve veces el ancho de las palas eólicas” dice él, informando que las palas miden entre 40 y 45 metros.

Fundaciones y cementación
Por la explanación de los expertos queda claro que la configuración del sitio de trabajo es determinada en función de las características de los aerogeneradores que serán instalados. Lo mismo acontece con las fundaciones y la cementación de la base de sustentación de las torres. Sin embargo, en esta última etapa es necesario seguir los parámetros  de los proyectos estructurales: “De pose del sondeo de los terrenos en los locales de los aerogeneradores, el proyectista  establece la mejor solución de fundación. En el Noreste, el hecho de clavar estacas sobrepuestas por un bloco de hormigón es el método más utilizado”, dice Oliveira.

Teixeira concuerda, pero subraya la utilización de otros métodos también en estados del Noreste. “En la construcción del Parque Eólico de Mangue Seco, en el estado de Sergipe, por ejemplo, realizamos fundación de suelo de cemento”, dice. Según él, se trata de la sustitución del suelo blando que se encuentra en el local por arena gruesa lavada con cemento. “Aplicamos una tasa de 3 kg de cemento por metro cuadrado”, completa, subrayando que la opción por ese tipo de fundación se debe no solamente al suelo blando del local como también a la configuración de las torres eólicas seleccionadas. Con 100 metros de altura, ellas necesitaron una fundación robusta, en la cual  fueron aplicados 460 m3 de hormigón en cada base.

A propósito, la cantidad de hormigón usada en el bloco base de fundaciones puede variar. Según Teixeira, en obras en las cuales es posible realizar estaca-raíz, por ejemplo, el volumen de material es reducido. “El trabajo de hormigón siempre debe ser realizado de una sola vez, con suministro continuo de hormigón, para evitar fisuras de retracción”, dice.

Oliveira, de Dois A, subraya el cuidado necesario en la instalación de los anchorbolts, que nada más son que piezas de conexión entre la fundación y la torre eólica. “Esa conexión debe tener una precisión milimétrica, lo que requiere un cuidado especial”. En áreas donde la temperatura ambiente es alta, el experto aconseja aun que el hormigón sea dosificado, previendo el uso de hielo o de un cemento de bajo calor de hidratación inicial, evitando las fisuras y la deshidratación.

Obras de cables eléctricos
El trabajo de hormigón representa la fase final de las obras de construcción civil de un parque eólico y, según los expertos oídos por el reportaje, suelen durar entre 6 y 8 meses. Tras esa fase, lo que sigue es la etapa de montaje de los aerogeneradores y, posteriormente, la activación de la infraestructura eléctrica. Esa última práctica involucra desde la instalación de la salida de los cables de aerogeneradores hasta la llegada de ellos a la red básica del sistema eléctrico brasileño. “Normalmente, la infraestructura eléctrica debe ser implementada en dos niveles diferentes. El primero involucra la instalación de la red eléctrica dentro del mismo parque eólico, donde los hilos pueden ser aéreos  o subterráneos, acompañando la instalación de la red de fibra óptica”, dice Sobreira. De acuerdo con él, el paso complementar significa la interconexión del parque eólico al sistema brasileño de energía, momento de grandes retos para los constructores, pues involucra atravesar regiones desertas y los procedimientos de expropiación.

Todas esas fases – obras de construcción civil, montaje de los aerogeneradores y la interconexión final del parque eólico a la red eléctrica brasileña – consumen el ya mencionado promedio de dos años de construcción. Antes de eso, el emprendimiento no genera cualquier tipo de energía. Fue exactamente basado en esa métrica que el gobierno federal pasó a subastar la construcción de parques eólicos con capacidad de generación mínima de 2 gigawatts por año. La iniciativa, determinada en 2010, es el marco regulatorio que embasa la estimativa de que el País logrará la meta de tener más de un 20% de su energía eléctrica producida por parques eólicos en 2020. Y, cuando eso acontecer, la matriz energética brasileña será más segura y sostenible.