Como pionera en ingeniería costera e investigación de tsunamis, Tetra Tech se ha desempeñado en el ámbito oceánico desde 1966. Actualmente, estamos adentrándonos aún más en el mar para responder a la demanda mundial de energía. Los ingenieros y científicos de Tetra Tech emplean herramientas y tecnologías de vanguardia para suministrar fuentes de energía limpias y seguras de forma responsable con el medioambiente.

Aprovechamos el viento

El viento impulsa embarcaciones y molinos desde hace más de dos milenios. Con la llegada de la revolución industrial, esta energía fue reemplazada por los combustibles fósiles. Pero el peligro de los aumentos en el precio del petróleo y la preocupación sobre el cambio climático han hecho de la energía eólica una alternativa viable para ayudar a abastecer nuestro futuro.

Tetra Tech está llevando al mar su experiencia en la construcción de torres eólicas terrestres. “La generación eólica ha tomado impulso en las regiones noreste y media del Atlántico, debido a la poca profundidad de sus costas”, afirma Jennifer Daniels, una bióloga marina de Tetra Tech y nuestra directora de energía mar adentro, quien trabaja en la oficina de Boston, Massachusetts. “Podemos instalar turbinas eólicas 65 kilómetros (40 millas) dentro el mar en aquellas zonas de la costa atlántica en que el lecho oceánico está a menos de 60 metros (200 pies) por debajo de la superficie, una característica adecuada para la tecnología convencional de cimentación”.

Con velocidades uniformes del viento y con espacio para extenderse, el océano es una alternativa lógica a los emplazamientos terrestres de turbinas, que pueden llegar a medir 200 metros (650 pies) de altura y tener aspas de más de 150 metros (500 pies) de longitud.

Ubicar los proyectos eólicos mar adentro reduce también la posibilidad de sufrir la oposición de la población. Según Craig MacKay, director de la Iniciativa de Generación Eléctrica de Tetra Tech, “Hay gente a la que no le agrada la estética de las grandes turbinas eólicas. Al colocarlas a muchos kilómetros mar adentro, quedan fuera de la vista y pasan desapercibidas”.

Una solución promisoria para situar las torres en el mar son las turbinas eólicas flotantes amarradas mediante anclas sujetas al lecho oceánico. Los cimientos convencionales emplean estructuras metálicas o pilotes de apoyo que pueden llegan a medir cientos de metros. Su instalación queda limitada a la profundidad del fondo y al tipo de terreno submarino. En el caso de las turbinas flotantes, tales restricciones desaparecen.

En el Proyecto de Muestra Hywind, Tetra Tech está probando una turbina eólica en aguas profundas mar adentro de Maine, en conjunto con Statoil, una petrolera noruega que implementó la primera turbina eólica flotante del mundo a escala natural. Sin los retos geotécnicos que enfrentan los cimientos convencionales, las turbinas flotantes pueden colocarse en muchos más sitios mar adentro, con el consiguiente aumento en la capacidad de generación eléctrica.

“Statoil está usando el proyecto Hywind para obtener experiencia constructiva y datos de rendimiento operativo, con el fin de desarrollar y demostrar un diseño más eficaz y rentable que utilice una turbina de mayor tamaño con una subestructura más liviana”, señala Daniels. Un componente crucial de este proyecto es el regulador de inclinación, un dispositivo especial de tecnología inteligente de la turbina Hywind que ayuda a estabilizar la estructura flotante.

Además, Tetra Tech proporciona servicios para el Proyecto de Evaluación de Tecnologías Eólicas Mar Adentro de Virginia (VOWTAP: Virginia Offshore Wind Technology Assessment Project) de Dominion Energy. El VOWTAP es un proyecto piloto formado por dos turbinas de seis megavatios (MW) cada una y con cables de transmisión submarinos, que se colocarán en aguas federales unas 42 kilómetros (26 millas) mar adentro. El proyecto diseñará y probará nuevos cimientos para turbinas eólicas mar adentro en condiciones reales.

“Demostrar la ampliabilidad de costos es una condición necesaria para ganar credibilidad en el mercado y comercializar parques eólicos flotantes”, detalla Daniels.

Cartografiamos el lecho oceánico

Así como las soluciones mar adentro resuelven los desafíos que plantea ubicar los proyectos eólicos en zonas densamente pobladas, los cables eléctricos submarinos se han convertido en una solución habitual para la construcción de nuevas infraestructuras de generación eléctrica en zonas urbanas costeras. Los cables aéreos de transmisión terrestre son difíciles de construir, y el proceso se ve invadido por problemas con los derechos de paso. La cartografía marina ayuda a determinar una trayectoria construible para instalar oleoductos y cables eléctricos.

MacKay destaca que “Los cables pueden quedar sumergidos en el agua y conectarse en tierra para la transmisión”.

El mayorista de electricidad NextEra Energy, de Florida, contrató a Tetra Tech la ejecución de estudios geofísicos y geotécnicos y el cartografiado marino del lecho oceánico mar adentro de Massachusetts y New Hampshire. Tetra Tech suministrará a esta empresa datos integrales y confiables para ubicar e instalar, de forma segura y eficaz, casi 100 kilómetros (60 millas) de cables eléctricos sumergidos. El proyecto tendrá una capacidad de transmisión superior a los 550 MW de electricidad, con la que se alimentará la zona del gran Boston.

Los servicios de cartografía marina de Tetra Tech son muy adecuados para las obras de generación eléctrica mar adentro. Bob Feldpausch, director de cartografía marina de la oficina de Tetra Tech en Bothell, Washington, comenta: “Podemos cartografiar el lecho marino en 2D y 3D para generar imágenes del fondo y el subsuelo similares a fotografías. Los cables se entierran de dos a tres metros por debajo del lecho marino. Para hacerlo, buscamos zonas con sedimentos blandos, en lugar de aquellas con material endurecido o lechos de roca”. De manera similar, a veces las tuberías se tienden por debajo del lecho marino y, en ocasiones, sobre bloques debajo de ellas.

El grupo de cartografía marina trabaja ahora mar adentro de New England, en Puget Sound, y desde hace poco también en el Caribe. Para responder a la creciente demanda de estos servicios, Tetra Tech alquila la embarcación de 110 pies de eslora Sea Lion V, equipada con sensores y tecnología para toma de muestras.

Entre los desafíos de trabajar en el mar se cuentan los fenómenos atmosféricos, los peligros náuticos y, últimamente, la coordinación con los pescadores de langostas de New England. “Tuvimos que efectuar unas 100 kilómetros (60 millas) de estudios en pleno verano… justo en medio de la temporada de langostas”, recuerda Nick Welz, un científico marino principal de Tetra Tech de nuestra oficina en Boston, Massachusetts. Los equipos sensores —un magnetómetro, un sonar de barrido lateral y un perfilador de subsuelo remolcados detrás de la embarcación a unos cinco metros por encima del lecho marino— corrían peligro de enredarse en las boyas de las canastas y redes de enmallé destinadas a la pesca comercial de langostas.

Welz comenta que “Nos comunicamos con la asociación de pescadores de langostas, publicamos un aviso en su boletín y conversamos con los miembros en varios encuentros, entre ellos una reunión pública en Gloucester, Massachusetts”.

Para limitar las repercusiones que podían sufrir los pescadores, Tetra Tech aceptó efectuar los estudios en tramos de 16 a 24 kilómetros (10 a 15 millas), cada uno de los cuales se llevó a cabo en una semana. Las rutas del estudio se marcaron con claridad mediante una serie de boyas de alta visibilidad que también aparecían en el radar y se veían por la noche.

“Para ayudar a obtener su cooperación, subcontratamos personal de entre los pescadores”, continúa Welz. “Colocaban las boyas, patrullaban las rutas y se comunicaban con los demás pescadores para asegurarse de que estuvieran al tanto de nuestros planes. No se denunciaron pérdidas de equipos, y los estudios solo causaron inconvenientes menores”.

Además, Tetra Tech creó un sitio web con tecnología de sistemas de información geográfica, para que la comunidad de Gloucester pudiera ver en tiempo real la posición de la embarcación durante el lapso que duraron los estudios.

Gestión de riesgos mar adentro

Si bien las fuentes renovables de energía tienen una participación de mercado cada vez mayor, en el corto plazo la mayor parte de nuestra energía seguirá obteniéndose de las reservas de gas y petróleo. Trabajar en proyectos de gas y petróleo mar adentro plantea riesgos únicos para el medioambiente y para la seguridad de los trabajadores. En caso de producirse un incidente en el mar, los operadores petrolíferos y las empresas constructoras deben responder rápidamente con herramientas y tecnologías que minimicen los impactos ambientales y económicos de los derrames y accidentes.

Las operaciones brasileñas de Tetra Tech respaldan los programas ambientales y operativos costeros de petroleras importantes, como Chevron, Shell, el Grupo BG, PETROBRAS y OGX. Contamos con una amplia experiencia en la mitigación de riesgos ambientales relativos a la exploración y extracción de recursos energéticos mar adentro. Para evaluar esos riesgos, nuestros analistas ambientales emplean herramientas informáticas que predicen la probabilidad de que ocurran derrames, además de pronosticar el transporte y destino del petróleo ya derramado y los posibles efectos ambientales.

Eduardo Yassuda, director de servicios oceanográficos de Tetra Tech en Brasil, señala que “Esas herramientas de modelado pueden ayudar a especificar los recursos necesarios para responder en caso de emergencia; además, durante un evento real, el modelado puede ayudar a detectar los recursos que se encuentran en riesgo y gestionar la respuesta, fijando prioridades y determinando las acciones que deben ejecutarse. Pronosticar con precisión el viento, el oleaje y las corrientes resulta crucial para garantizar que el personal y los equipos enfrenten el mínimo de riesgos durante las operaciones marinas”. Los pronósticos acertados son necesarios también para lograr la precisión en ingeniería necesaria para cumplir con todas las especificaciones de un proyecto.

Por lo general, en estos análisis los ingenieros de Tetra Tech emplean dos clases de modelos. El primero calcula las propiedades físicas de las corrientes oceánicas y los vientos, para determinar los patrones de circulación y transporte. El segundo predice la ubicación geográfica y las propiedades químicas del contaminante, así como las características biogeoquímicas relevantes, como por ejemplo la toxicidad para los organismos marinos. Esto determina el riesgo relativo y los efectos ambientales correspondientes.

En el pasado, la hidrodinámica de las corrientes y niveles marinos era difícil de predecir, pero el enfoque ha cambiado. “Desde la década de 1990, con los inmensos avances en recursos informáticos, hemos estado más ocupados en los procesos, es decir, en cómo predecir el comportamiento del contaminante”, afirma Yassuda. Por ejemplo, si bien la gasolina se evapora de la superficie del océano, el residuo que queda es tóxico para la vida marina. Los modelos calculan la viscosidad de ciertos tipos de petróleo crudo al mezclarse con el agua de mar, lo cual determina su comportamiento en el medioambiente.

El personal de Tetra Tech utiliza un modelo computarizado que reproduce eventos de derrame para calcular el posible daño ambiental. Esta información se emplea para desarrollar estrategias de mitigación y remediación más eficaces, calcular con más exactitud los costos de los daños e identificar a los responsables con mayor confiabilidad.

De manera habitual, Tetra Tech ejecuta modelos avanzados de circulación y transporte para predecir el destino y el traslado de los derrames de petróleo en las tres dimensiones, a fin de explicar los efectos del viento y la circulación de las aguas profundas. Para emular los ambientes del océano profundo y los estuarios litorales, nuestros ingenieros usan el modelo del Código de Dinámica de Fluidos Ambientales (EFDC), desarrollado por el Dr. John Hamrick de Tetra Tech. El EFDC es un modelo hidrodinámico de avanzada que simula los sistemas acuáticos en una, dos y tres dimensiones con diversas escalas espaciales y temporales, a fin de identificar los procesos y necesidades del ecosistema.

Además de predecir los efectos que tiene el petróleo sobre el océano, Yassuda y su equipo usan los modelos en las misiones de búsqueda y rescate, para ubicar equipos y desarrollar procedimientos de evacuación. Por ejemplo, en el Golfo de México, formaron parte del desarrollo de los procedimientos de seguridad de una gran plataforma flotante de petróleo mar adentro, propiedad de una empresa petrolera. Nuestros ingenieros simularon una importante tormenta y predijeron la velocidad y dirección de las olas a las distancias de diseño. Este ejercicio resultó fundamental para calcular el momento en que deben iniciarse los procedimientos de evacuación y para determinar la dirección más segura para evacuar. En Brasil, Tetra Tech utilizó múltiples modelos para ayudar a una empresa brasileña de energía en la recuperación de una boya de oleaje perdida que contenía datos de suma importancia. A partir de la última posición conocida de la boya, los ingenieros integraron los datos del viento, el oleaje y la corriente para predecir la zona geográfica con mayor probabilidad de hallarla… y lo hicieron.

Según Steven Davie, director de la iniciativa Terminales, Puertos e Infraestructura Costera de Tetra Tech, “Nuestros profesionales en costas y oceanografía de Brasil están generando avances científicos con sus modernos modelos computarizados de agua y petróleo para operaciones petrolíferas mar adentro y evaluación de impactos. Ayudan a que nuestros ingenieros y científicos resuelvan los problemas más complejos —aquellos en que el océano se encuentra con la costa— para ofrecer a nuestros clientes la evaluación más confiable de los impactos del petróleo”.

Tetra Tech complementa sus servicios de modelado con el monitoreo y la toma de muestras de campo, a fin de gestionar con seguridad operaciones marinas de todo el mundo. Hemos respaldado durante 18 años las operaciones mar adentro de exploración y producción de gas y petróleo en el Golfo de Tailandia. Nuestros servicios abarcan los estudios oceanográficos y ambientales en la zona de producción de gas y petróleo 250 kilómetros mar adentro, para caracterizar las condiciones del lugar y los efectos de la exploración y producción. Como parte de nuestras actividades continuas de investigación, estamos recogiendo testigos de sedimentos de 200 centímetros para evaluar la recuperación tras los efectos ambientales en cercanías de las plataformas de procesamiento central. La toma de muestras con el método vibracore se efectúa con vehículos de control remoto, para no dañar la infraestructura de producción apoyada sobre el lecho marino cerca de las plataformas, según explica Tom Grieb, del Grupo de Investigación y Desarrollo de Tetra Tech.

“Varios grupos de Tetra Tech han trabajado mar adentro de Tailandia, provenientes de nuestras oficinas en Bangkok, Tailandia; Lafayette, California; y Bothell, Washington”, destaca Grieb. “Si bien el trabajo es exigente, resulta muy estimulante para todos. Las tareas mar adentro suelen durar de tres a cuatro semanas, y la toma de muestras tiene lugar las 24 horas con equipos rotativos”.

Muchos de nuestros proyectos también necesitan buzos. “Tetra Tech tienen capacidad para suministrar buzos para tareas tanto comerciales como científicas, algo que muy pocas empresas pueden hacer”, señala Stuart McGahee, gerente principal de proyectos de nuestra oficina en Stuart, Florida.

Patrick Zuloaga, ecologista, buzo líder y director de un equipo de 14 buzos profesionales en Florida del sur, comenta: “Nuestros buzos científicos están muy bien preparados para los componentes ambientales presentes en los proyectos de energía mar adentro, como la restauración de arrecifes de coral y otros proyectos vinculados con el hábitat”.

Al igual que el grupo de cartografía marina, el equipo de buceo comercial está evolucionando de los trabajos de infraestructura civil en aguas continentales a los proyectos en aguas oceánicas profundas. Cuentan con experiencia en el suministro de imágenes en vivo de estructuras sumergidas, mientras el personal de ingeniería hace evaluaciones en superficie. “Toda estructura sumergida forma parte de nuestro alcance comercial”, concluye Zuloaga.

Making Waves

Trazamos nuestro futuro

En el futuro, tendremos cada vez más suministros de energía en aguas mar adentro. A medida que desarrollemos estas fuentes de generación, los puertos necesitarán infraestructuras afines para transmitir y distribuir la electricidad de forma segura. La preparación de los puertos puede entrañar la construcción de interconexiones mar adentro de cables submarinos para el sistema de transmisión eléctrica. Puede ser necesario dragar para tender los cables dentro de los canales de navegación.

“Estamos conversando con las direcciones de puertos en nombre de nuestros clientes del sector privado, ya que prevemos el surgimiento de estos trabajos”, señala Davie.

Desarrollar una industria eólica viable mar adentro en los Estados Unidos exige también una cadena de suministros confiable que provea repuestos y servicios. Muchos puertos deberán ampliarse, y ya existen proyectos en curso para dar cabida a las embarcaciones de mayor tamaño que atravesarán el Canal de Panamá ampliado.

Según Davie, “Colocar estas inmensas turbinas eólicas en barcazas y trasladarlas mar adentro puede llegar a requerir más trabajo de diseño portuario. Son todas oportunidades que estamos siguiendo de cerca”.

Tetra Tech está plenamente involucrada en esta transformación. Nuestro trabajo con turbinas eólicas mar adentro, cables eléctricos submarinos y programas de modelado computarizado que predicen las condiciones marinas y atmosféricas con precisión —con el respaldo de los servicios de cartografía marina y toma de muestras ambientales— son conocimientos especializados que nuestros clientes necesitan. Igualmente importante es nuestra capacidad para calificar y cuantificar los desafíos potenciales; esta capacidad está ayudando a la industria de la energía mar adentro y a los organismos públicos que la regulan a comprender la mejor manera de transitar esta frontera.