- El hormigón se consolida como material clave para plataformas flotantes offshore por su durabilidad, estabilidad dinámica y bajos requerimientos de mantenimiento.
- Proyectos como Wheel y DemoSATH demuestran la viabilidad técnica y económica de estructuras flotantes de hormigón en aguas profundas.
- La innovación en eco-hormigones y UHPC reduce la huella de carbono y mejora la resistencia a la fatiga en entornos marinos agresivos.
- La fabricación local y la prefabricación modular en puerto facilitan la industrialización y el despliegue a gran escala de la eólica marina flotante.
La energía eólica marina está dando un salto clave hacia aguas cada vez más profundas, y en ese salto las estructuras flotantes de hormigón para la eólica offshore se han convertido en una de las grandes protagonistas. El viento en alta mar es más intenso y constante, pero aprovecharlo exige soluciones técnicas muy finas, capaces de soportar condiciones extremas durante décadas y, además, ser competitivas en costes y sostenibles.
En este contexto surgen proyectos punteros como Wheel o DemoSATH, el desarrollo de nuevos diseños de plataformas flotantes de hormigón, y un cambio de enfoque en la forma de seleccionar materiales, fabricar las estructuras y reducir su impacto ambiental. Vamos a ver con calma por qué el hormigón está ganando terreno frente al acero, qué tipos de plataformas flotantes existen, cómo se construyen y qué papel juegan en el futuro de la eólica marina en aguas profundas.
Contexto de la eólica marina y salto a aguas profundas
Por eso el gran reto tecnológico actual es desplazar la generación hacia el mar abierto y zonas de gran profundidad, donde el recurso eólico es hasta un 30-50 % superior al que se encuentra en tierra. Esto significa más horas de funcionamiento a plena potencia y una producción de energía más estable a lo largo del año, algo clave para la viabilidad económica de los proyectos renovables a gran escala.
Sin embargo, el salto a mayores profundidades hace que las soluciones clásicas de cimentación fija pierdan sentido o se encarezcan de forma desproporcionada. A partir de determinados metros de columna de agua, mantener estructuras apoyadas directamente en el fondo marino deja de ser práctico y entran en juego las plataformas flotantes ancladas mediante sistemas de amarre, capaces de trabajar muy lejos de la costa y en profundidades que superan con holgura los 60, 80 o incluso 100 metros.
Este cambio de paradigma implica no solo desarrollar nuevos conceptos estructurales, sino también repensar por completo la selección de materiales, los procesos constructivos y la logística en puerto y en alta mar. Y aquí es donde el hormigón se está ganando un hueco muy serio frente al acero, tradicionalmente hegemónico en aplicaciones offshore.
Proyecto Wheel: demostrador precomercial de plataforma flotante
Entre las iniciativas europeas más ambiciosas orientadas a esta nueva generación de eólica marina flotante destaca el proyecto Wheel, un programa de I+D de cinco años de duración que cuenta con un presupuesto de más de 30 millones de euros, cofinanciado por la Unión Europea y repartido entre 10 socios de 5 países distintos. Su finalidad es pasar de los prototipos experimentales a una escala tecnológica precomercial, allanando el camino para el despliegue masivo.
El objetivo central de Wheel es diseñar, construir y demostrar un aerogenerador flotante de 6 MW de potencia instalado en aguas profundas, con una plataforma especialmente adaptada a estas condiciones. No se trata solo de probar que la tecnología funciona, sino de validar soluciones que puedan industrializarse, reducir costes y minimizar su huella de carbono, de forma que resulten competitivas frente a otras tecnologías de generación.
Rover, empresa constructora miembro de ANCI (la Asociación Nacional de Constructores Independientes) e integrada a su vez en la CNC (Confederación Nacional de la Construcción), lidera dentro del consorcio el diseño y la construcción de la plataforma flotante de hormigón que dará soporte al aerogenerador. Esta responsabilidad incluye tanto la ingeniería estructural como la ejecución en un entorno portuario adaptado.
El prototipo de plataforma que se está desarrollando en Wheel está compuesto por dos grandes estructuras de hormigón de más de 40 metros de diámetro, que se ejecutarán directamente a flote en el abrigo de un puerto cercano al lugar final de instalación, en las Islas Canarias. Esto permite aprovechar la infraestructura portuaria, reducir operaciones complejas en alta mar y optimizar los tiempos de construcción.
La relevancia tecnológica de Wheel se refleja en que ha sido el primer proyecto en obtener el aval y aprobación de expertos de la Comisión Europea dentro del programa Horizon Europe en su ámbito, y además ha sido reconocido con el premio FLOWIN del Departamento de Energía de Estados Unidos (DoE). Todo ello refuerza su papel como demostrador clave de soluciones flotantes de hormigón en aguas profundas.
Selección de materiales en eólica flotante: hormigón vs acero
Escoger el material de las plataformas flotantes no es una decisión tomada a la ligera ni una cuestión puramente de precio; es un proceso en el que se equilibran exigencias técnicas, contexto local, disponibilidad de recursos y costes a lo largo del ciclo de vida. Proyectos como DemoSATH son un ejemplo perfecto de cómo una buena elección de material puede marcar la diferencia.
Tradicionalmente, la industria offshore ha recurrido casi siempre al acero estructural por su alta relación resistencia/peso y su larga experiencia en plataformas petrolíferas, barcos y estructuras marinas en general. No obstante, en el contexto actual, el acero se enfrenta a varios problemas: volatilidad de precios a escala global, fuerte dependencia de cadenas de suministro internacionales y costes muy elevados de protección frente a la corrosión mediante recubrimientos, protección catódica y mantenimiento periódico intensivo.
El hormigón armado y pretensado, por su parte, ofrece un enfoque distinto. Es un material con costes de producción más estables, que puede fabricarse a partir de materias primas locales cercanas al emplazamiento, y cuya durabilidad frente a la agresividad del medio marino es muy elevada si se diseña y ejecuta correctamente. Bien formulado, el hormigón resiste con solvencia la acción de cloruros, sulfatos y ciclos de humedad-sequedad con necesidades de mantenimiento relativamente bajas.
Saitec Offshore Technologies optó precisamente por el uso del hormigón en su proyecto DemoSATH, el primer aerogenerador marino flotante conectado a la red en España, demostrando que no solo es viable, sino muy adecuado para aplicaciones offshore de energías renovables. Esta experiencia ha puesto de manifiesto que el hormigón puede ser un material estratégico para desarrollar soluciones flotantes escalables y competitivas.
El dilema del material, por tanto, ya no se gira solo en torno a la resistencia o al peso, sino que tiene mucho que ver con la durabilidad, el mantenimiento y la logística de construcción, factores que, en el mar, pesan tanto o más que la propia capacidad portante de la estructura.
Ventajas del hormigón en estructuras flotantes para eólica marina
Una de las mayores fortalezas del hormigón en entornos marinos es su resistencia natural a la corrosión. Mientras que el acero desnudo se degrada rápidamente por el ataque del agua salada y el aire marino, el hormigón correctamente fabricado y con un recubrimiento adecuado de las armaduras actúa como barrera protectora frente a los agentes agresivos. Con el uso de cementos específicos y aditivos inhibidores de corrosión, la durabilidad se incrementa notablemente y se reduce la necesidad de sistemas de protección catódica y recubrimientos costosos.
En términos económicos, las plataformas flotantes de hormigón suelen presentar costes iniciales de construcción competitivos y, sobre todo, un gasto de mantenimiento mucho más bajo a lo largo de su vida útil, que puede situarse en el rango de 50 a 100 años. En offshore, cada intervención de reparación implica barcos especializados, ventanas de operación limitadas por el clima y una logística compleja, por lo que reducir visitas y paradas supone un ahorro significativo y una mayor disponibilidad del aerogenerador.
Desde el punto de vista del comportamiento estructural, la mayor masa del hormigón contribuye a un comportamiento dinámico más estable de la turbina. Esa inercia adicional ayuda a amortiguar cargas cíclicas generadas por el oleaje, el viento y el propio funcionamiento del aerogenerador, reduciendo tensiones de fatiga tanto en la torre como en la propia plataforma y en los sistemas de amarre, lo que puede alargar la vida útil de todos los componentes.
Otro aspecto clave es la disponibilidad local de materias primas. Los áridos, cementos y aditivos suelen encontrarse en radios de transporte relativamente cortos respecto a la costa, lo que permite fabricar el hormigón in situ o en instalaciones cercanas al puerto de ensamblaje. Esto recorta las emisiones asociadas al transporte de grandes piezas metálicas a larga distancia y abre la puerta a la participación de empresas constructoras locales, generando empleo y desarrollo económico en la zona.
El hormigón también se adapta muy bien a la prefabricación y a los procesos constructivos modulares. Es posible producir elementos en diques secos, bases portuarias o fábricas especializadas y luego trasladarlos flotando o sobre barcazas hasta la zona de ensamblaje final. Este enfoque facilita el control de calidad, acelera la producción en serie y permite reproducir diseños de plataforma de forma casi industrial.
En cuanto al impacto ambiental, el hormigón presenta ventajas interesantes frente al acero. Aunque la fabricación de cemento conlleva emisiones de CO₂, la huella de carbono por año de vida útil de una plataforma de hormigón suele ser más baja, ya que la estructura puede operar varias décadas sin necesitar sustituciones importantes. Cada MWh generado se “reparte” sobre muchos años de servicio, reduciendo las emisiones equivalentes por unidad de energía.
Además, el hormigón tiene una buena compatibilidad ecológica con el medio marino: no requiere recubrimientos anticorrosivos con sustancias potencialmente tóxicas, no libera compuestos dañinos durante su uso y facilita la colonización por organismos marinos, funcionando como un arrecife artificial que puede favorecer la biodiversidad y crear hábitats protegidos de facto alrededor del parque eólico.
El proyecto DemoSATH y el uso avanzado de hormigón
DemoSATH ha sido uno de los proyectos demostradores más relevantes en el uso de hormigón estructural en plataformas flotantes para eólica marina. En esta iniciativa, aproximadamente el 90 % del volumen de hormigón empleado en la construcción de la plataforma procede de una mezcla especialmente diseñada en el marco del propio proyecto de I+D, optimizada para el entorno marino y para las exigencias de flotabilidad y resistencia.
Esta formulación se empleó en diversos elementos clave de la estructura: la placa estabilizadora (que aporta peso y control del calado), los pórticos que unen los distintos componentes, los flotadores principales, partes del sistema de amarre y la pieza de transición que conecta la plataforma con la torre de la turbina. Todos estos componentes requieren un equilibrio muy fino entre densidad, resistencia y comportamiento a fatiga.
La mezcla de hormigón debía cumplir varias condiciones muy exigentes: por un lado, conseguir altas resistencias mecánicas a edades tempranas para no retrasar el ritmo de construcción y permitir desencofrados y movimientos de piezas en plazos cortos; por otro, alcanzar una resistencia a compresión final de al menos 50 MPa manteniendo una densidad entre un 15 % y un 25 % inferior a la del hormigón convencional, lo que facilita la flotabilidad sin sacrificar prestaciones estructurales.
Para lograr estos objetivos se llevó a cabo un trabajo exhaustivo de diseño de la dosificación, seleccionando cementos resistentes a ambientes salinos y capaces de ofrecer grandes resistencias a corto plazo, utilizando áridos de baja densidad compatibles con hormigones de alta resistencia y añadiendo aditivos específicos para mejorar la trabajabilidad, la durabilidad y el control de la porosidad.
Antes de la producción a escala real se realizaron ensayos de caracterización para verificar tanto las propiedades mecánicas como la facilidad de puesta en obra de la mezcla. Durante la fase de construcción se implementó un control de calidad muy estricto, tomando muestras de cada camión de hormigón suministrado para disponer de trazabilidad completa y asegurar que todos los requisitos se cumplían en cada tramo de la estructura, sin dejar margen a desviaciones no detectadas.
Esta experiencia con DemoSATH demuestra que el hormigón no solo puede funcionar bien en plataformas flotantes, sino que su formulación puede optimizarse específicamente para este tipo de aplicaciones, ajustando densidades, resistencias y durabilidades a las necesidades reales de la eólica marina.
Innovaciones en eco-hormigones y UHPC para eólica offshore
El desarrollo tecnológico alrededor del hormigón para uso marino no se detiene en las mezclas convencionales mejoradas. Empresas como Saitec Offshore Technologies están impulsando el uso de eco-hormigones y hormigones de ultra altas prestaciones (UHPC) con el objetivo de reducir aún más la huella de carbono y mejorar la vida útil de las estructuras en condiciones muy agresivas.
A través del proyecto FLOWIND, la compañía trabaja en el desarrollo de eco-cementos con altos niveles de sustitución de clínker (iguales o superiores al 40 %), incorporando adiciones minerales que permiten rebajar significativamente las emisiones asociadas a la fabricación del cemento sin comprometer la resistencia ni la durabilidad del hormigón final.
Paralelamente, mediante la iniciativa FLOAT&M, se están investigando hormigones de ultra altas prestaciones reforzados con fibras poliméricas de diferentes tipos, lo que mejora el comportamiento a tracción, la resistencia a la fisuración y la durabilidad frente a procesos de fatiga muy intensos, típicos de estructuras sometidas a oleaje y viento constantes.
Estos materiales avanzados se diseñan para ofrecer una resistencia a la fatiga muy superior a la de los hormigones tradicionales, algo fundamental para reducir intervenciones de mantenimiento y simplificar el proceso de instalación offshore. Cuanto más robusta sea la estructura frente a ciclos de carga, menos operaciones de inspección y reparación serán necesarias a lo largo de las décadas de operación.
Gracias a estas líneas de innovación, el hormigón se consolida como un material no solo viable sino estratégico para el despliegue de soluciones flotantes de eólica marina a gran escala, capaces de competir en coste, fiabilidad y sostenibilidad con otras tecnologías de generación renovable.
Tipos de cimentaciones y estructuras para eólica marina
La eólica marina no se limita a las plataformas flotantes; también incluye un amplio abanico de soluciones de cimentación fija y estructuras híbridas adaptadas a distintos rangos de profundidad y condiciones de lecho marino. Entender este catálogo ayuda a ver por qué las plataformas flotantes de hormigón han ganado tanto protagonismo en aguas profundas.
En zonas relativamente someras, hasta unos 15 metros de profundidad, la solución más habitual son los monopilotes, grandes tubos de acero que se hincan en el fondo marino hasta unos 30 metros de profundidad en suelos arenosos o arcillosos. Su gran ventaja es que no requieren acondicionar el terreno y su diseño es relativamente sencillo, lo que ha llevado a que estén presentes en alrededor del 81 % de los parques eólicos offshore actualmente en operación.
Cuando la profundidad aumenta hasta unos 30 metros, se utilizan con cierta frecuencia las cimentaciones por gravedad o GBS (Gravity Based Structures), que consisten en enormes bases de hormigón o acero de unos 15 metros de diámetro que se apoyan directamente sobre el fondo, previa nivelación y acondicionamiento del terreno. Aunque pueden adaptarse a casi cualquier tipo de lecho marino, su instalación implica obras de preparación y ocupan solo alrededor del 5 % del mercado actual.
Para profundidades intermedias, aproximadamente entre 25 y 60 metros, aparecen las estructuras tipo space frame, inspiradas en las plataformas de explotación de hidrocarburos. Entre ellas encontramos los trípodes, las jackets y las soluciones de tipo tripilote, todas ellas basadas en elementos tubulares de acero que transfieren los esfuerzos de la torre del aerogenerador a varios pilotes hincados en el fondo marino.
En el caso de los trípodes, la carga de la torre se reparte en tres patas unidas a pilotes de acero clavados entre 10 y 20 metros en el lecho, ajustando la profundidad en función de las cargas y de las características del suelo. Las estructuras tipo jacket, con tres o cuatro puntos de anclaje, pueden alcanzar longitudes de hasta 60 metros y se adaptan bien a una amplia variedad de fondos, excepto los muy rocosos, fijándose mediante pilotes en cada apoyo.
Las soluciones tripilote son conceptualmente similares a los trípodes, pero usan pilotes de mayor diámetro para mejorar la estabilidad global y la resistencia a flexión. En estos diseños, la pieza de transición tiene la función de conectar las tres patas y alojar, en su zona central, el sistema de unión con la torre del aerogenerador, facilitando un montaje más sencillo y tolerante a desviaciones.
Más allá de los 60 metros, las cimentaciones fijas empiezan a perder eficiencia económica y técnica, y se hace prácticamente imprescindible recurrir a estructuras flotantes mantenidas en posición mediante sistemas de anclaje y amarre flexibles, es aquí donde encajan las soluciones de hormigón flotante.
Principales conceptos de plataformas flotantes offshore
En el ámbito de la eólica marina flotante existen varios conceptos estructurales consolidados, cada uno con un rango de aplicación específico en función de la profundidad, las condiciones de oleaje y viento, y los requisitos de estabilidad dinámica de la turbina.
Las plataformas tipo Spar se basan en un gran cilindro vertical, de acero o de hormigón, que se sumerge profundamente bajo la superficie. En su interior se disponen compartimentos estancos: los inferiores se lastran con arena o agua para bajar el centro de gravedad, mientras que los superiores quedan llenos de aire para mantener la flotabilidad. La estructura se mantiene vertical y estable mediante líneas de amarre fijadas al fondo marino y suele utilizarse a partir de profundidades del orden de 100 metros.
Otro concepto es la Tension Leg Platform (TLP), que se emplea a profundidades típicas a partir de unos 50 metros. En este caso, la plataforma incorpora una gran columna central y unos brazos que se conectan a tensores verticales de muy alta resistencia, generalmente de acero, anclados al fondo. Estos tensores se mantienen siempre en tracción, lo que garantiza la estabilidad y minimiza los movimientos verticales, aunque implican sistemas de anclaje complejos que no son adecuados para cualquier fondo marino.
Las estructuras tipo semi-sub consisten en tres columnas principales unidas por brazos o pontones horizontales. Su estabilidad se basa en la distribución del volumen de flotación y en el lastrado, y se mantienen en posición mediante tensores o líneas de amarre. Aunque son muy versátiles, pueden mostrar movimientos significativos en condiciones de oleaje fuerte, lo que exige un diseño cuidadoso de la interacción entre estructura y aerogenerador para evitar problemas de funcionamiento.
En todos estos casos, la elección entre acero y hormigón para el cuerpo flotante tiene un impacto directo en la frecuencia natural de la estructura, la respuesta dinámica y los costes de construcción. El hormigón, gracias a su mayor masa y su resistencia a la corrosión, se está posicionando como un material muy atractivo para conceptos tipo Spar y semi-sub, especialmente cuando se busca una vida útil larga con bajo mantenimiento.
Aspectos constructivos y logísticos del hormigón en offshore
La experiencia acumulada en obra civil y en infraestructuras portuarias ha generado un amplio know-how en construcción con hormigón en ambientes marinos. Existen normas, estándares de diseño y soluciones probadas para abordar problemas como la corrosión inducida por cloruros, la fatiga por oleaje, la acción del viento y la interacción con el agua salada, lo que reduce la incertidumbre técnica en este tipo de proyectos.
En el caso del acero, la fabricación de grandes estructuras flotantes suele requerir talleres especializados lejos del punto de instalación, con líneas de producción complejas y una logística delicada para transportar las piezas pesadas hasta el puerto de ensamblaje. Es imprescindible disponer de carreteras, ferrocarriles o vías fluviales adecuados para movilizar componentes de dimensiones enormes, además de amplias zonas de almacenamiento en el puerto.
Con el hormigón, en cambio, es posible implantar plantas de hormigón premezclado cerca del lugar de construcción o incluso montar plantas móviles de dosificación dentro del propio recinto portuario. En proyectos de gran escala, se puede optar por instalar una planta fija en el astillero o en el muelle para garantizar un suministro continuo, controlado y adaptado exactamente a las necesidades de la obra.
Esta flexibilidad facilita la producción en serie de módulos o unidades flotantes con un alto grado de repetitividad, lo que encaja muy bien con la industrialización de la eólica marina flotante. Al trabajar en puerto, se minimizan las operaciones en alta mar, que son caras y dependen de ventanas meteorológicas favorables, y se mejora el control de calidad gracias a un entorno de trabajo más accesible y estable.
Todo ello convierte al hormigón en una opción especialmente atractiva cuando se piensa en parques eólicos flotantes de varios cientos de megavatios, donde la eficiencia logística y la estandarización de procesos marcan la diferencia entre un proyecto viable y uno económicamente inviable.
La combinación de una buena base de conocimiento técnico, la capacidad de producir el material en el propio emplazamiento y la reducción de dependencias de cadenas de suministro internacionales apuntala el papel del hormigón como un aliado sólido para el despliegue masivo de la eólica marina offshore en las próximas décadas.
Todo el recorrido desde los primeros demostradores hasta las soluciones precomerciales muestra que las estructuras flotantes de hormigón para eólica marina ofrecen una mezcla muy potente de durabilidad, estabilidad dinámica, posibilidad de construcción local, reducción de la huella de carbono y buena integración con el medio marino, situándose como una de las tecnologías con más recorrido para aprovechar el enorme recurso eólico de las aguas profundas de forma eficiente y sostenible.
