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Dentro del ámbito de Instalación de paneles solares las estructuras son más importantes de lo que se cree. Ya que como se debe saber no todas las superficies son iguales. No todas están en un mismo tipo de terreno ni todas estarán bajo las mismas condiciones climatológicas. Entre otras condiciones que influyen en su montaje y componentes.
Independientemente del tipo de estructura que escojamos, ésta debe proporcionar a los módulos fotovoltaicos la orientación correcta, la inclinación precisa, durabilidad en el tiempo y seguridad.
¿Qué Tan Importante Es?
Situar correctamente estructuras no es un asunto sin importancia. En caso de hacerlo erróneamente se afectarán los cálculos realizados por el técnico y la producción de la instalación puede variar fácilmente.
Sobre estas estructuras recaerá todo el peso de dichos paneles. Además, deben ser lo suficientemente resistentes para soportar no solo el peso de los paneles, sino además los fuertes vientos. Estos, en ocasiones, provocan que estas estructuras fallen, produciendo así accidentes.
Una buena sujeción a tierra, una unión adecuada de los perfiles de acero utilizados, una adecuada sujeción de los paneles y una buena distribución del peso, son puntos clave que proporcionan y aseguran que la estructura metálica soporte los fuertes vientos y mantenga los paneles solares en su lugar adecuado, previniendo así accidentes por descuido o por diversos motivos.
Independientemente del tipo de estructura que escojamos, ésta debe proporcionar a los módulos fotovoltaicos la orientación correcta, la inclinación precisa, durabilidad en el tiempo y seguridad.
Condiciones climáticas
Un factor que influye es la condición climática ya que determinan todas las demás características de la estructura para la Instalación de paneles solares.
Velocidad media del viento: Vientos fuertes nos forzarán a aumentar las fijaciones y seguridad del montaje.
Días nublados: El número medio de días nublados nos indicará la cantidad de módulos fotovoltaicos que se tienen que colocar para obtener la potencia requerida por la instalación y con ello las dimensiones de la estructura.
Nieve: En zonas donde el número medio anual de días con nieve sea considerable, debemos adaptar la inclinación de la estructura para que la nieve no se acumule encima de los módulos. Así, estos no tendrán que soportar un peso superior al recomendado. También que no se vean parcial o totalmente tapados por la nieve. Esto evitaría captar eficientemente la radiación solar.
Humedad: La abrasión producida por la humedad nos indica qué tipo de componente utilizar: Acero, metales galvanizados, etc.
Entre módulo y módulo debe además dejarse cierta separación. Generalmente de unos 10 mm, con el fin de facilitar la refrigeración de los módulos. A la vez reducir la presión que el viento ejerce sobre la superficie total. La estructura debe además calcularse debidamente para soportar el peso de los equipos. Así como eventuales sobrecargas producidas por nieve, viento, y en ocasiones sismo.
Para mayor información, visita la sección de «Cómo funcionan los Paneles Solares»
Ángulo de inclinación en los sistemas fotovoltaicos
Las estructuras incluso les dan el ángulo adecuado para aprovechar al máximo la generación de energía. Dicho ángulo varía según la latitud en la que se encuentre el lugar de la instalación.
| Ciudad de México | 19.4284° | Zapopan | 20.7235° |
| Delegación Iztapalapa | 19.3552° | Naucalpan de Juárez | 19.4785° |
| Ecatepec | 19.6049° | Chihuahua | 28.6352° |
| Guadalajara | 20.6668° | Álvaro Obregón | 19.3586° |
| Puebla de Zaragoza | 19.0379° | Guadalupe | 25.6767° |
| Ciudad Juárez | 31.7202° | Mérida | 20.9753° |
| Tijuana | 32.5027° | Tlanepantla de paz | 19.5400° |
| Ciudad Neza | 19.4006° | San Luis Potosí | 22.1498° |
| Gustavo A. Madero | 19.4939° | Culiacán | 24.7903° |
| Monterrey | 25.6750° | Aguascalientes | 21.8823° |
| León | 21.1207° | Morelia | 19.7008° |
Tabla 1. Ángulos de inclinación para paneles solares.
Estructuras Que son Fijas y Móviles
Para la instalación de paneles solares, se tienen estructuras que son fijas y móviles.
Estructuras fijas
Solo están dirigidas a un ángulo fijo determinado por la latitud del lugar que ayudan a maximizar la eficiencia de la instalación. Estos diseños son utilizados en techos, pared, suelo y hasta en postes.
Individuales
Estas suelen dirigirse a terrazas o tejados planos que no buscan colocar los paneles en posición horizontal y cuando la cantidad de paneles a colocar no es muy grande.
De triángulo inclinado
Destinadas al mismo tipo de cubiertas que en las estructuras individuales. Los paneles se colocan horizontalmente y son mucho más económicos en caso de tener que instalar una cantidad mayor de paneles.
Coplanares
Ideales para cubiertas inclinadas. Se adaptan al tejado manteniendo su inclinación y son sencillas y prácticas de instalar. Reduciendo así el impacto visual una vez instaladas.
Estructuras móviles
Son seguidores con ejes movibles que tienen un mecanismo que hace que la estructura con el panel siga el sol desde que sale y se mete (como los girasoles). Todo esto para tener un mejor aprovechamiento del recurso solar. Su movilidad requiere de consumo eléctrico y su circuito mecánico conlleva a un mayor mantenimiento y un elevado coste.
Seguidor con un eje: Se denomina de esta forma a seguidores que solo gozan de un grado de libertad en su movimiento.
Seguidor con doble eje: Se trata de seguidores con dos grados de libertad, capaces de hacer un seguimiento solar más preciso.
Ventajas y desventajas entre seguidores:
Un eje
Ventajas
- Menor coste;
- Simplicidad;
- Posibilidad de adaptación a cubiertas.
Desventajas
- Seguimiento solar impreciso;
- Menor energía captada.
Doble eje
Ventajas
- Seguimiento solar más preciso;
- Incremento de las cubiertas en la producción en torno al 35%;
- Generalmente dificultan el robo de paneles FV.
Desventajas
- Mayor costo.
Acero y Perfiles Utilizados para la Estructura de Paneles Solares
Para la fabricación de estructuras metálicas generalmente se utiliza el acero A36, material comúnmente conocido como PTR. Para los riles de la estructura se utilizan perfiles cuadrangulares de 1×1 pulgada. Opcionalmente el perfil en C aproximado, es de 2 ½ pulgadas. Para los pies de soporte se utiliza un perfil cuadrangular de 3×3 pulgadas. Esto es para estructuras de dimensiones más amplias que tendrán más de 8 paneles instalados. Generalmente para estructuras de dimensiones más pequeñas se usa el perfil cuadrangular de 1×1 pulgada tanto para los riles como para los pies de soporte.
Existen una gran variedad de rieles utilizados para el montaje de los paneles solares. Estos rieles son fabricados de aluminio y son diseñados y vendidos por los mismos proveedores de los paneles solares. A veces debido a su precio, muchas personas prefieren construir sus propias estructuras de montaje con materiales más económicos que se adecuan a sus necesidades. El inconveniente con los rieles que otorga el proveedor, es que para ser fijados al piso es necesario la perforación de este.
Proceso Utilizado para la Unión del Acero A36 en la Estructura
Existen muchos procesos de soldadura utilizados para unir el acero A36 y formar las estructuras deseadas. El que más se utiliza principalmente a nivel urbano es el proceso de soldadura por arco eléctrico. Este funciona mediante la aplicación de calor intenso generado por la corriente eléctrica. El metal en la unión entre las dos partes se funde y causa que se entremezclen directamente comúnmente con el metal de relleno fundido.
El electrodo usado para unir el material A36 es el electrodo 6013 comúnmente conocido como «electrodo de punta naranja». Esto debido a que los componentes principales del recubrimiento de este electrodo son los más adecuados para unir materiales con buen contenido de carbono. Cabe mencionar que el amperaje utilizado durante el proceso de soldadura depende en gran medida de las características del electro y generalmente situado entre los 85 — 120 A.
Las estructuras pueden variar en su diseño dependiendo en gran medida de la orientación de los paneles, y del número de paneles solares a instalar. También cuentan las características de la superficie donde se pretende realizar la instalación. De manera general la instalación de las estructuras se realiza normalmente en las azoteas de los recintos.
En la mayoría de los casos, para mantener sujeta la estructura a la azotea es preferible evitar realizar perforaciones. En dichos casos, se busca afianzar la estructura metálica a la azotea mediante el proceso de soldadura, es decir, soldar una parte de la estructura metálica a los restos de castillos que sobresalen en la azotea.
De no ser el caso se opta por fijar la estructura mediante moldes de cemento ubicados de manera estratégica para mantener la estructura sujeta a la azotea. Cabe mencionar que el peso de los paneles solares ayuda a mantener la estructura fija a la azotea.
Sistema de Fijación de Paneles Solares a las Estructuras Metálicas
Aunque existen elementos de fijación para los paneles solares, los cuales son puestos a disposición por el fabricante, la mayoría de ellos solo se puede emplear si se obtienen los rieles de fijación de dicho proveedor.
Debido a su geometría, en muchas ocasiones resultan difíciles de utilizar, además de que conlleva el gasto mayor en cuanto al precio. Por lo que generalmente el sistema utilizado para la fijación de los paneles solares a la estructura metálica es mediante tornillos de cabeza hexagonal de 5/16 in. La longitud varía desde 1 — 3 pulgadas. Para poder utilizarlos se realizan perforaciones en los riles de la estructura donde serán colocados los paneles solares y posteriormente se procede a afianzar los paneles a la estructura con la utilización del sistema de fijación mencionado.
¡Tecnoligente te garantiza la calidad de la estructura!
Fuentes:
- CFE, CFE y la electricidad, Noviembre 11, 2014
- CENACE
- Tabla 1.
- Imagen 3
- Electrodos Rutílicos
