El ingeniero industrial J. Carlos Castellano Aldave (Tudela, 1952) ha desarrollado un sistema de captación de energía para alimentar los sensores que monitorizan la salud estructural de las turbinas eólicas, sin necesidad de usar baterías ni electricidad convencional. Esta tecnología permite suministrar energía de forma autónoma a dichos dispositivos, superando así uno de los principales obstáculos en la monitorización continua de los molinos de viento: la alimentación eléctrica de los sensores. “Esta investigación supone un avance significativo en el ámbito de la monitorización de infraestructuras eólicas, al reducir la dependencia de fuentes de energía externas”, afirma el autor de esta innovación, realizada para su tesis doctoral, defendida en la Universidad Pública de Navarra (UPNA).
El ingeniero industrial J. Carlos Castellano Aldave, nuevo doctor por la UPNA.
“El mantenimiento y la prevención de fallos estructurales en turbinas eólicas se vuelven cada vez más imprescindible a medida que los parques eólicos envejecen y aumentan sus necesidades de mantenimiento —describe el autor de la tesis doctoral—. Para garantizar la seguridad y la eficiencia de estas instalaciones, los operadores implementan prácticas avanzadas de monitorización de salud estructural o SHM, por sus siglas en inglés, mediante las cuales se pueden identificar y predecir posibles fallos”. La clave para una monitorización precisa reside, según sus palabras, en “la instalación de numerosos sensores, principalmente acelerómetros, que miden constantemente las vibraciones presentes en la torre, los mecanismos y las palas, enviando esta información en tiempo real para interpretarla y así permitir intervenciones oportunas”.
Sin embargo, uno de los desafíos críticos para esta tecnología es la alimentación eléctrica de estos sensores, que “no siempre está disponible en los puntos específicos donde se deben colocar”.
Fuente de energía fiable y autónoma
Su investigación se ha centrado en el diseño, la instalación y el análisis experimental de una familia de dispositivos colectores de energía residual ambiental o EH (siglas en inglés de “Energy Harvesting”), que pueden “proporcionar una fuente de energía fiable y autónoma para los sensores usados en la monitorización de la salud estructural de los aerogeneradores”, según J. Carlos Castellano. Estos dispositivos son equipos que capturan y aprovechan la energía que ya está presente en el entorno, como las vibraciones, el calor o la luz solar, y la transforman en electricidad utilizable. Esto permite alimentar pequeños aparatos, como los sensores, sin necesidad de enchufarlos a la red eléctrica o de usar baterías.
Además del diseño de estos colectores de energía, la investigación ha permitido obtener modelos matemáticos que predicen “con precisión” el comportamiento de estos dispositivos bajo diversas condiciones operativas. “Estos modelos permiten personalizar y acondicionar los colectores antes de su instalación en la estructura, maximizando así su rendimiento energético”, explica el autor de la tesis doctoral, dirigida por dos investigadores del Instituto de Smart Cities (ISC) de la UPNA: los catedráticos Alfonso Carlosena y Antonio J. López Martín.
En la investigación, J. Carlos Castellano también ha desarrollado dos circuitos electrónicos avanzados que transforman la energía captada en una corriente continua, lista para alimentar los sensores. Esto hace que el uso de la energía sea más eficiente y permite que los sensores funcionen de inmediato sin depender de baterías, o trabajando junto a ellas para mejorar su rendimiento.
En la fase de pruebas, se ha instalado uno de estos dispositivos en una torre eólica y ahora se evalúa su funcionamiento en condiciones reales para comprobar cómo responde, gracias al envío que realiza de datos a distancia.
La tesis doctoral de J. Carlos Castellano forma parte de un proyecto de investigación en curso entre la UPNA, la Universidad de Sevilla y diversas empresas del sector eólico.
Breve currículum del autor
J. Carlos Castellano se tituló en Ingeniería Industrial con especialización en Electrónica y Automática por la Universidad Nacional de Educación a Distancia (UNED) y posee varios posgrados: un Máster en Comunicaciones por la UPNA, un Máster en Gestión de la Innovación de CEPADE (Universidad Politécnica de Madrid) y un Máster Ejecutivo en el Programa de Dirección General del IESE Business School (Universidad de Navarra).
Con más de veinte patentes de dispositivos electromecánicos, aeronáuticos y de sensores, Castellano, ingeniero de larga experiencia en diseños relacionados con la mecatrónica, ha participado en numerosos proyectos de I+D, liderando y colaborando en equipos multidisciplinarios. Su carrera incluye puestos destacados, como promotor del Centro Jerónimo de Ayanz en la UPNA, donde fomentó la colaboración entre empresas y grupos de investigación, así como cargos de responsabilidad en empresas como Grupo Ros Casares, Coating Automotive y PIHER Sensors.