Gli impianti eolici sono sottoposti a sollecitazioni variabili generate dal vento, dalla rotazione delle pale e dalle condizioni operative della turbina. Queste azioni vengono trasferite dalla torre alla fondazione e al terreno sottostante, producendo deformazioni e oscillazioni che devono essere controllate nel tempo.
Il monitoraggio degli impianti eolici strutturale e geotecnico permette di verificare il comportamento dell’aerogeneratore durante l’esercizio e di individuare eventuali variazioni rispetto alle condizioni iniziali. I principali parametri da osservare sono l’inclinazione della torre, le vibrazioni, le deformazioni degli elementi strutturali e i cedimenti della fondazione.
La lettura combinata di queste grandezze consente di distinguere le normali risposte dell’impianto alle condizioni di vento dai fenomeni progressivi che possono indicare una perdita di rigidezza, un movimento del terreno o un’anomalia strutturale.
Controllo dell’inclinazione della torre eolica
La torre di un aerogeneratore è progettata per oscillare sotto l’azione del vento. Questi movimenti sono parte del suo normale comportamento strutturale, ma variazioni permanenti dell’inclinazione possono indicare un cedimento differenziale della fondazione o una modifica delle condizioni del terreno.
Per rilevare le rotazioni è possibile installare inclinometri fissi alla base della torre o in altri punti individuati durante la progettazione del sistema di monitoraggio.
Il tiltmetro IN920 è progettato per il controllo continuo delle rotazioni strutturali. Può essere utilizzato in configurazione monoassiale o biassiale e, se montato su un’apposita barra, permette di misurare l’inclinazione tra due punti di fissaggio.
La misura su due assi è particolarmente utile negli impianti eolici, perché consente di ricostruire la direzione della rotazione e di confrontarla con l’orientamento del vento e con le condizioni operative della turbina.
Per interpretare correttamente i risultati non è sufficiente osservare il singolo valore massimo. È necessario analizzare l’andamento nel tempo e verificare se, al termine delle sollecitazioni, la struttura ritorna alla posizione precedente oppure mantiene una variazione residua.
Monitoraggio degli impianti eolici e delle vibrazioni
Le vibrazioni di una turbina eolica possono essere generate dalla rotazione delle pale, dal passaggio davanti alla torre, da squilibri del rotore e dal funzionamento degli organi meccanici presenti nella navicella. Anche raffiche, turbolenze e variazioni rapide della velocità del vento modificano la risposta dinamica dell’impianto.
Il monitoraggio delle vibrazioni viene generalmente eseguito mediante sensori accelerometrici o vibrometrici installati nei punti più significativi della struttura. L’obiettivo non è soltanto misurare l’ampiezza delle oscillazioni, ma anche analizzarne frequenza, direzione e variazione nel tempo.
Un aumento progressivo delle vibrazioni a parità di condizioni operative può essere associato a differenti cause, tra cui perdita di rigidezza, allentamento dei collegamenti, usura dei componenti o variazioni nella risposta della fondazione.
I dati dinamici devono essere correlati con la velocità del vento, il regime di rotazione e lo stato operativo della turbina. Senza questo confronto, un valore elevato potrebbe essere interpretato come un’anomalia anche quando rappresenta la normale risposta dell’impianto a una condizione temporanea.
Deformazioni del calcestruzzo e microfessure
Le sollecitazioni cicliche trasferite dalla torre possono produrre deformazioni nel calcestruzzo della fondazione e modificare nel tempo eventuali fessure già presenti.
La barretta estensimetrica LC225 è stata progettata per misurare microfessure nel cemento armato. Il ponte estensimetrico a strain gauge rileva deformazioni di piccola entità e permette di seguirne l’evoluzione nel lungo periodo.
L’installazione in corrispondenza delle aree maggiormente sollecitate consente di verificare se le variazioni rimangono compatibili con il comportamento previsto oppure mostrano un andamento progressivo.
Anche in questo caso è importante considerare la temperatura, perché le variazioni termiche possono provocare dilatazioni e contrazioni del materiale. Il confronto tra deformazione, temperatura e condizioni operative aiuta a distinguere i fenomeni reversibili dalle modifiche permanenti.
Stabilità della fondazione e cedimenti del terreno
La fondazione deve trasferire al terreno sia i carichi verticali sia le azioni orizzontali e i momenti generati dal vento. Terreni compressibili, variazioni delle condizioni idrogeologiche o una distribuzione non uniforme delle pressioni possono determinare cedimenti differenziali e modificare l’assetto della torre.
Per il controllo degli spostamenti verticali può essere utilizzato l’assestimetro elettrico ST130, progettato per misurare i cedimenti nelle fondazioni e nei rilevati. Il sistema utilizza uno o più sensori collegati a un serbatoio di riferimento e consente di rilevare le variazioni di quota nel tempo.
Quando è necessario analizzare i movimenti del terreno in profondità, l’estensimetro a base lunga DS830 permette di misurare la variazione di distanza tra gli ancoraggi installati nel sottosuolo e la testa di misura in superficie. Nella versione multibase, gli ancoraggi possono essere distribuiti a profondità differenti per individuare gli strati nei quali si concentra la deformazione.
La correlazione tra cedimenti, inclinazione della torre e condizioni del terreno permette di capire se la variazione misurata interessa prevalentemente la fondazione, il sottosuolo oppure la struttura fuori terra.
Acquisizione e interpretazione integrata dei dati per il monitoraggio degli impianti eolici
Il monitoraggio di un impianto eolico è più efficace quando le misure vengono raccolte automaticamente e confrontate nel tempo. Le unità di acquisizione dati SIM Strumenti consentono di collegare diversi sensori e creare serie storiche utili per riconoscere tendenze e anomalie.
Per sistemi con un numero limitato di punti di misura può essere utilizzato MYLOG, un datalogger compatto a due canali con intervalli di acquisizione programmabili. Per configurazioni più articolate è disponibile MINILOG, che permette di collegare fino a quattro strumenti differenti e può essere integrato in sistemi con un numero maggiore di canali.
I dati raccolti devono essere analizzati considerando le condizioni meteorologiche e operative. Un’inclinazione temporanea durante una raffica, una vibrazione associata a un determinato regime di rotazione e un cedimento progressivo non hanno lo stesso significato.
L’integrazione tra inclinazione, vibrazioni, deformazioni e cedimenti consente di ottenere una lettura più completa del comportamento dell’aerogeneratore. In questo modo il monitoraggio non si limita a registrare singoli valori, ma diventa uno strumento per valutare nel tempo la stabilità della torre, della fondazione e del terreno circostante.