Estructuras de montaje solar sobre suelo de balasto de hormigón
estructuras de montaje solar sobre suelo de balasto de hormigón,Una solución clave para proyectos solares comerciales y de servicios públicos donde la instalación en techos no es una opción y la penetración en el suelo no es deseable. ¿Qué son los sistemas de montaje en el suelo con balasto de hormigón?
Un sistema de montaje con lastre de hormigón es una cimentación no penetrante y lastrada para paneles solares. En lugar de anclarse al suelo con pilotes hincados o pilares de hormigón, toda la estructura se mantiene en su lugar gracias al peso de bloques de hormigón.
Estos sistemas se utilizan principalmente en dos escenarios:
En azoteas planas o de poca pendiente: Especialmente en grandes edificios comerciales con techos de membrana (EPDM, TPO, PVC) intransitables. (Nos centraremos en aplicaciones en el suelo, pero el principio es idéntico).
En el terreno: Donde las condiciones del sitio dificultan, encarecen o prohíben la perforación o el aterramiento tradicionales. Componentes principales de un sistema de montaje en el terreno con balasto: 1. Bloques de balasto de hormigón: Estos son la base. Pueden ser: • Bloques prefabricados: Bloques de hormigón estándar (como bloques de hormigón grandes) adquiridos a un proveedor. • Canales de hormigón a medida: Canales de hormigón largos en forma de U donde se asientan los rieles de la estantería. Son comunes y distribuyen el peso uniformemente. • Bloques de hormigón colado en obra: Hormigón vertido en moldes in situ, lo que puede ser más rentable para proyectos de gran envergadura.
2. Estructura de la estantería: Fabricada principalmente en aluminio (para mayor resistencia a la corrosión y ahorro de peso) o, en ocasiones, en acero galvanizado. Esto incluye los rieles, las correas y las patas.
3. Bandejas/Cunas/Patas de lastre: Son los componentes críticos de la interfaz. Suelen ser marcos o cestas metálicas (de acero o aluminio) que: • Sostienen los bloques de lastre. • Se fijan directamente a las patas o rieles del bastidor. • Están diseñadas para distribuir eficazmente el peso del lastre.
4. Tela geotextil (opcional, pero recomendada): Se coloca directamente sobre el suelo antes de colocar los bloques de lastre. Impide que la vegetación crezca a través del conjunto y ayuda a estabilizar el suelo.
Cómo funcionan los sistemas lastrados: El principio de ingeniería El sistema resiste ser levantado por el viento o movido por otras fuerzas a través del peso del lastre en lugar de la profundidad de la cimentación. • Elevación por viento: La fuerza principal a superar. A medida que el viento fluye por debajo y por encima de los paneles inclinados, crea una fuerza de elevación. El peso total del balasto de hormigón debe ser significativamente mayor que la fuerza de elevación calculada para el sitio. • Momento de vuelco: El viento también intenta empujar el conjunto. El peso del balasto, combinado con la base ancha de las bandejas de balasto, crea un momento estabilizador que resiste esta fuerza de vuelco. • Factor de seguridad: Los ingenieros diseñan estos sistemas con un factor de seguridad alto (por ejemplo, 1,5 o superior).
Esto significa que el peso del lastre se calcula en un 50 % superior a la fuerza de sustentación máxima prevista. Ventajas clave de los soportes de suelo lastrados.
1. Sin penetración en el suelo (mayor ventaja): • Ideal para terrenos contaminados o remediados: Se puede construir en terrenos industriales abandonados con tapas infranqueables. • Evita los servicios públicos subterráneos: No hay riesgo de tocar líneas eléctricas, de gas o de agua. • Protege los vertederos: Ideal para instalaciones solares en tapas de vertederos cerradas. • Simplifica la tramitación de permisos: Suele tener un proceso de permisos más sencillo que los sistemas de penetración, ya que no se considera una estructura permanente en algunas jurisdicciones.
2. Rapidez y facilidad de instalación: • Mínimo equipo pesado: No requiere martinetes, barrenas ni camiones hormigonera para los pilares. La instalación suele realizarse con una carretilla elevadora o un manipulador telescópico pequeño para colocar los bloques. • Construcción más rápida: El proceso consiste principalmente en ensamblaje y colocación, no en excavación y perforación, que pueden ser más rápidos en condiciones adecuadas.
3. Reversibilidad e impacto mínimo en el sitio: • El sistema no es permanente. Al final de la vida útil del conjunto, los bloques pueden retirarse y, a menudo, reciclarse, y el terreno vuelve a su estado original con mínimas perturbaciones.
4. Rentabilidad en sitios adecuados: • En sitios con suelo problemático (rocoso, nivel freático alto) o las limitaciones mencionadas anteriormente, los sistemas de balasto pueden ser significativamente más económicos que lidiar con excavaciones complejas o perforaciones especializadas.
Desventajas clave y desafíos de diseño
1. La capacidad portante del suelo es crucial: Esta es la restricción de ingeniería más importante. El suelo debe ser capaz de soportar el inmenso peso del hormigón sin asentarse de forma irregular. Un ingeniero geotécnico debe analizar el suelo para determinar su capacidad portante admisible (p. ej., 2500 lb/pie²). Un suelo deficiente (p. ej., relleno suelto, arcilla) puede hacer que los sistemas lastrados sean imposibles o prohibitivamente costosos.
2. Altos costos de materiales y transporte: • El hormigón es extremadamente pesado. Transportar miles de bloques de hormigón a una obra es costoso y presenta un gran desafío logístico. • El sistema utiliza una cantidad mucho mayor de aluminio/acero para las estanterías, creando una base estable y amplia.
3. No apto para terrenos inclinados: Los sistemas lastrados están diseñados para terrenos muy planos (normalmente pendientes inferiores a 3-5 grados). No son prácticos en laderas.
4. Recolección de viento: En regiones con vientos fuertes, el diseño debe ser cuidadoso para evitar que el viento se filtre por debajo del panel y lo levante. Esto suele requerir un ángulo de inclinación muy bajo o deflectores de viento.
5. Potencial de crecimiento de vegetación: Sin una preparación adecuada del terreno (geotextil y grava), la vegetación puede crecer y levantar las bandejas de lastre, comprometiendo su estabilidad. Proceso de diseño e instalación: 1. Estudio geotécnico: Un primer paso imprescindible para determinar la capacidad portante del suelo. 2. Análisis de cargas de viento y nieve: Un ingeniero calcula la fuerza de viento y las cargas de nieve específicas para la ubicación del proyecto utilizando la normativa local (p. ej., ASCE 7).
3. Cálculo del lastre: El fabricante o ingeniero de estanterías calcula la cantidad exacta de lastre necesario por módulo o mesa para resistir las cargas, con un factor de seguridad. Esto determina el tamaño y la cantidad de bloques.
4. Preparación del terreno: Se nivela el terreno hasta que esté perfectamente nivelado. Se coloca un geotextil, a menudo cubierto con una capa de grava para drenaje y control de malezas.
5. Disposición y Montaje: Las patas de la estantería y las correas transversales se montan en el suelo.
6. Colocación del balasto: Los bloques de hormigón se colocan cuidadosamente en las bandejas o cunas de balasto de acuerdo con el plan de ingeniería.
7. Instalación del módulo: Los paneles solares se fijan a la estructura lastrada. Marcas líderes y tipos de sistemas: • Terrasmart: Una empresa líder en el mercado estadounidense, conocida por sus soluciones lastradas para montaje en suelo y techo, que a menudo utiliza un sistema de riel dividido para una instalación más sencilla. • GameChange Solar: Ofrece el sistema Genius Ballast, que utiliza bloques de lastre prefabricados y una estructura de estantería altamente configurable. • Schletter: Un fabricante alemán con presencia global que ofrece sistemas lastrados robustos para diversos terrenos. • Unirac: Ofrece soluciones lastradas para techos planos comerciales, cuyos principios son similares a...montajes de tierra.
Conclusión: Cuándo elegir un sistema lastrado para el suelo. Elija un sistema lastrado cuando: • El terreno tenga una alta capacidad portante. • La penetración esté prohibida (vertederos, terrenos industriales abandonados, terrenos cubiertos). • El terreno sea muy plano. • Las condiciones del subsuelo sean difíciles (roca, nivel freático alto), lo que encarece la perforación. Evite un sistema lastrado cuando: • El suelo sea débil o tenga baja capacidad portante. • El terreno tenga pendiente. • El terreno sea remoto y el costo de transportar grandes cantidades de hormigón sea prohibitivo.
En resumen,soportes de suelo de balasto de hormigónSon una solución de ingeniería altamente especializada e invaluable que permite el desarrollo solar a gran escala en sitios donde los métodos tradicionales fallan, convirtiendo tierras que de otro modo serían inutilizables en una fuente de energía limpia.