Estructuras solares

Paso 1: cubierta inclinada, cubierta plana o autoportante

Estas tres familias se comportan de forma distinta bajo carga, cuestan distinto de instalar y exigen cosas distintas al edificio. Decida primero la familia, porque determina todos los componentes posteriores.

• Cubierta inclinada: la estructura más barata por kWp, porque la cubierta ya aporta la inclinación y el camino de cargas. Los módulos quedan cerca de la cubrición, así que la ventilación posterior es limitada y las temperaturas de célula suben. Solo es adecuada donde las vigas y los rastreles estén sanos.
• Cubierta plana: la estructura crea la inclinación, típicamente de 10 a 15 grados en configuraciones este y oeste o de 15 a 20 grados con orientación sur. La succión es la carga determinante y normalmente se resiste con un sistema lastrado que deja intacta la impermeabilización.
• Autoportante: las marquesinas y los bastidores de suelo transmiten todas las cargas a sus propias cimentaciones, de modo que el edificio queda intacto. El mayor coste de material y de obra civil, pero libertad total en inclinación, orientación, separación entre filas y espacio posterior para módulos bifaciales.

Paso 2: el camino de cargas, de la grapa al raíl, del raíl a la fijación y de la fijación a la estructura

Compruebe cada eslabón, por orden, frente al componente que tiene debajo. Una estructura falla en la interfaz mucho más a menudo que en el centro de un perfil.

• Grapa contra módulo: la grapa debe coincidir con la altura del marco, habitualmente 30, 35 o 40 mm, y debe quedar dentro de la zona de amarre que el fabricante del módulo marca en el manual de instalación. Amarrar fuera de esa zona anula la garantía del módulo por muy sano que esté el resto de la estructura.
• Grapa contra raíl: el tornillo de la grapa engancha en la canal del raíl y el par de apriete sale del manual del sistema. Las grapas flojas dejan que los módulos se desplacen con los ciclos térmicos, y las demasiado apretadas deforman el marco y agrietan células.
• Raíl contra fijación: ganchos, puentes y grapas de junta tienen cada uno una capacidad declarada a tracción y a compresión. La succión solicita a arrancamiento los tornillos del gancho, que suele ser el valor limitante y no la carga de nieve hacia abajo.
• Fijación contra edificio: el tornillo de un gancho de cubierta necesita madera sana con profundidad suficiente, un tornillo autotaladrante necesita el espesor de chapa que asume la ficha técnica, y una bandeja de lastre necesita una cubierta que pueda asumir realmente la masa añadida.

Paso 3: zona de viento, zona de nieve y cálculo estructural

Las cargas se deducen de la EN 1991-1-4 para viento y de la EN 1991-1-3 para nieve, aplicadas a través del anexo nacional correspondiente. Los datos de partida son la zona de viento y de nieve, la categoría de terreno, la altura del edificio, la pendiente de la cubierta y la posición de cada módulo sobre la cubierta. El resultado es una separación máxima entre fijaciones, un número de fijaciones necesario o una masa de lastre por posición.

• Zonas dentro de la propia cubierta: las esquinas y los bordes sufren una succión mucho mayor que el campo interior, a veces el doble. Por eso los campos se retranquean una distancia definida de todo borde de cubierta, y los módulos de borde reciben fijaciones o lastre adicionales.
• La nieve provoca flexión, el viento provoca arrancamiento: la carga de nieve flexiona el raíl entre apoyos y la succión del viento arranca las fijaciones de la cubierta. Una estructura puede ir sobrada para un caso y justa para el otro, así que hay que comprobar los dos.
• El cálculo justifica el sistema, no el edificio: un configurador confirma el kit de montaje. En cubiertas antiguas, naves comerciales y cualquier solución perforante en cubierta plana, un ingeniero estructural sigue teniendo que confirmar que el edificio admite la carga.
• Conserve el resultado: el informe del configurador, con la zona, la categoría de terreno y la altura del edificio indicadas, debe formar parte del expediente de entrega. Es la prueba de que la separación y el lastre se diseñaron y no se estimaron a ojo.

Paso 4: luces del raíl, voladizo y altura del perfil

La elección del raíl es un equilibrio entre el coste del perfil y el número de fijaciones. Un perfil más alto salva más distancia con menos apoyos, lo que casi siempre sale más barato en una cubierta difícil donde cada fijación supone levantar una teja, taladrar y sellar.

• Luz: la distancia entre dos apoyos, fijada por el módulo resistente del perfil y la carga de nieve. En cubiertas inclinadas residenciales suele quedar entre 1,2 y 1,7 m, pero la autoridad es la tabla del sistema, no la costumbre del último trabajo.
• Voladizo: el saliente del raíl más allá del último apoyo. Como regla de trabajo debe quedarse cerca de un tercio de la luz adoptada, y nunca debe dejarse largo simplemente porque la viga se quedó corta. Un voladizo largo más la succión de zona de borde es el fallo clásico de raíl doblado.
• Empalmes: los conectores de raíl prolongan un tramo pero tienen sus propias reglas de luces, y un empalme no debe quedar justo encima de un apoyo salvo que el fabricante lo permita. Los empalmes deslizantes hacen además de junta de dilatación.
• Orientación: las configuraciones de módulo en vertical y en horizontal solicitan los raíles de forma distinta y cambian cuántos raíles necesita una fila. Cierre la configuración antes de pedir las longitudes de perfil.

Paso 5: aluminio, acero inoxidable y separación galvánica

Los perfiles estructurales son típicamente de aluminio EN AW-6005T6 o 6063 con tornillería de acero inoxidable A2 o A4. El aluminio mantiene baja la carga muerta y el inoxidable soporta la fuerza de apriete. Ese emparejamiento es el estándar y el efecto galvánico entre ambos es pequeño en atmósferas normales. Los problemas vienen casi siempre de un tercer material.

• A2 o A4: el A2 (1.4301) va bien en interior. Elija A4 (1.4401 o 316) a pocos kilómetros de la costa y en atmósferas industriales, agrícolas o de piscina, donde los cloruros y el amoniaco atacan al A2.
• Cobre y plomo: la diferencia de potencial frente al aluminio es grande. El agua que escurre de un remate de cobre o de un babero de plomo sobre un raíl de aluminio basta para iniciar picaduras, así que separe con EPDM o desvíe el agua.
• Hormigón y mortero frescos: el ataque alcalino corroe el aluminio desnudo, así que los bloques de lastre y las caras de cimentación necesitan una capa de separación o una cara de contacto recubierta.
• Herramienta: no corte aluminio con discos u hojas usados en acero. Las partículas férricas incrustadas se oxidan y manchan el perfil. Desbarbe y proteja todo extremo cortado.
• Equipotencialidad: los raíles y los marcos de módulo se integran en el sistema equipotencial, y hay que respetar las distancias de separación respecto a cualquier protección externa contra el rayo.

Paso 6: el replanteo de montaje, por orden

Una estructura presupuestada desde una foto es una estructura que se volverá a presupuestar en obra. Haga el replanteo en una secuencia fija para no dar nada por supuesto.

• Identifique la cubrición y su estado: tipo de teja, perfil y espesor de la chapa, tipo de junta o material de la lámina, más cualquier fragilidad o reparación existente.
• Mida la subestructura: separación y sección de vigas o correas, estado de los rastreles, entablado y espesor de aislamiento, desde el interior del bajocubierta siempre que sea posible.
• Registre la geometría: pendiente, acimut, altura de cumbrera y de alero, campo útil tras los retranqueos de borde, y todos los obstáculos como ventilaciones, buhardillas, antenas y pararrayos.
• Establezca los datos de carga: zona de viento, zona de nieve, categoría de terreno y altura del edificio, y pase después el configurador con esos valores.
• Planifique los trazados: recorrido del cable DC, punto de paso por cubierta, recorrido de puesta a tierra y acceso para subir raíles y módulos a la cubierta.
• Fotografíe y documente: el acta de replanteo es la base del cálculo estructural y de la lista de materiales, y lo que le protege si más adelante la cubierta resulta ser distinta.

Comparativa rápida de familias de estructura

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