El viento: Factor Crítico en la Instalación de Paneles Solares

El viento: Factor Crítico en la Instalación de Paneles Solares

La instalación de paneles solares se contruyen en base a las interpretaciones de los ingenieros sobre códigos y estándares que estiman cargas inducidas por el viento. Este es un problema, porque – aunque las agencias de permisos requieren evaluaciones estructurales de los equipos solares en los techos, la seguridad y la suficiencia de estos no se abordan adecuadamente en dichos códigos o normas. El resultado es una multitud de interpretaciones del código por varios individuos y grupos, afectando el rendimiento de diseño con diferentes cargas a partir de las mismas especificaciones de diseño.

Es importante evaluar el equipo y métodos de fijación para asegurar que se mantendrán los equipos conectados a las estructuras durante tormentas y que las concentraciones de carga no excedan la capacidad estructural del edificio, en pocas palabras que la fuerza del viento no termine por llevarse volando los techos o parte de la estructura. La Norma ASCE-7-05 (De la Sociedad de ingenieros civiles de Estados Unidos) es el estándar para estimar las fuerzas del viento sobre las estructuras, pero no proporciona una orientación clara a los profesionales del diseño para la instalación de paneles solares.

Esta falta de orientación crea obstáculos para la industria fotovoltaica, que se traducen en instaladores frustrados, clientes insatisfechos y fallas estructurales relacionadas con el viento. Además, la incertidumbre sobre lo que constituye una  segura instalación de paneles solares para una carga de viento determinada puede ralentizar o incluso detener la aprobación de un proyecto de generación fotovoltaica y complica la capacitación del personal instalador.

Recomendaciones de la norma ASCE 7-05

Se recomienda basar el diseño estructural de los sistemas fotovoltaicos sobre techos en la norma ASCE 7-05 como sigue:

  1. Sección 6.5.12.2, sistema principal de resistencia al viento (MWFRS), es el punto de partida recomendado para el diseño de la estructura, con el panel orientado por encima y paralelo a la superficie del techo de montaje fotovoltaico. 
  2. Sección 6.5.12.4.1, trata acerca de las cargas de viento sobre los componentes y revestimientos. Recomendamos el uso de la sección 6.5.12.4.1 y figuras de apoyo sólo para el diseño de los sistemas de sujeción de los paneles y sistemas de montaje y para el cálculo de cargas sobre los módulos fotovoltaicos.
  3. No se recomienda la sección 6.5.15, 6.5.15.1 y figura 6-21 para el diseño de los sistemas fotovoltaicos.

Cálculo Ejemplo – Simplificado

En ingeniería una práctica conservativa y que suele tener excelentes resultados de seguridad y desempeño, consiste en diseñar basados en el peor escenario en la parte más crítica de la estructura. En el caso de las cargas generadas por el viento, debemos ubicar las zonas donde la fuerza de sustentación (Fuerza con dirección hacia arriba, perpendicular al movimiento de un fluido) es mayor en los bordes y podemos realizar un diagrama sencillo aplicable a miembros longitudinales y transversales:

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Análisis de Carga usando CFD (Dinámica de Fluidos Computacional)

cfd01 CFD02

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