Estructuras de montaje solar con lastre de hormigón
Estructuras de montaje solar en tierra con lastre de hormigón,Una solución clave para proyectos solares comerciales y a gran escala donde el montaje en tejado no es una opción y la perforación del suelo no es deseable. ¿Qué son los sistemas de montaje en suelo con lastre de hormigón?
Un sistema de montaje con lastre de hormigón es una base no perforante, lastrada por el peso, para paneles solares. En lugar de anclarse al suelo con pilotes hincados o pilares de hormigón, toda la estructura se mantiene en su lugar por el propio peso de los bloques de hormigón.
Estos sistemas se utilizan principalmente en dos escenarios:
En cubiertas planas o con poca pendiente: especialmente en grandes edificios comerciales con cubiertas de membrana (EPDM, TPO, PVC) que no se pueden perforar. (Nos centraremos en aplicaciones en suelo, pero el principio es idéntico).
En el terreno: Donde las condiciones del sitio dificultan, encarecen o prohíben la perforación o el hincado tradicionales. Componentes principales de un sistema de montaje en tierra lastrado: 1. Bloques de lastre de hormigón: Constituyen la base. Pueden ser: • Bloques prefabricados: Bloques de hormigón estándar (como grandes bloques de ceniza) adquiridos a un proveedor. • Canaletas prefabricadas a medida: Canaletas de hormigón largas en forma de U donde se asientan los rieles de la estructura. Son comunes y distribuyen el peso uniformemente. • Bloques vertidos in situ: Hormigón vertido en moldes en el sitio, lo que puede resultar más económico para proyectos de gran envergadura.
Cómo funcionan los sistemas lastrados:Principio de ingeniería: El sistema resiste la acción del viento y otras fuerzas gracias al peso del lastre, en lugar de la profundidad de la cimentación. • Fuerza de sustentación por viento: La principal fuerza a vencer. Al fluir el viento por debajo y por encima de los paneles inclinados, se genera una fuerza de sustentación. El peso total del lastre de hormigón debe ser significativamente mayor que la fuerza de sustentación calculada para el sitio. • Momento de vuelco: El viento también tiende a volcar la estructura. El peso del lastre, junto con la amplia base de las bandejas de lastre, crea un momento estabilizador que contrarresta esta fuerza de vuelco. • Factor de seguridad: Los ingenieros diseñan estos sistemas con un factor de seguridad elevado (por ejemplo, 1,5 o superior).
Esto significa que el peso del lastre se calcula en un 50% o más superior a la fuerza de elevación máxima prevista.
Ventajas clave de los soportes de tierra lastrados
Sin perforación del terreno (Máxima ventaja): • Ideal para terrenos contaminados o remediados: Puede construirse en terrenos industriales abandonados con cubiertas que no se pueden perforar. • Evita las redes subterráneas: No hay riesgo de dañar las líneas eléctricas, de gas o de agua. • Protege los vertederos: Perfecto para instalaciones solares en cubiertas de vertederos clausuradas. • Simplifica los permisos: Suele tener un proceso de permisos más sencillo que los sistemas con perforación, ya que en algunas jurisdicciones no se considera una estructura permanente.
Reversibilidad e impacto mínimo en el sitio:• El sistema no es permanente. Al final de la vida útil del conjunto, los bloques se pueden retirar y, a menudo, reciclar, y el terreno vuelve a su estado original con una alteración mínima.
Rentabilidad en emplazamientos adecuados• En terrenos con suelos problemáticos (rocosos, con nivel freático alto) o con las limitaciones mencionadas anteriormente, los sistemas de lastre pueden ser significativamente más económicos que realizar excavaciones complejas o perforaciones especializadas.
Desventajas clave y desafíos de diseño
La capacidad portante del suelo es fundamental: esta es la restricción de ingeniería más importante. El suelo debe ser capaz de soportar el inmenso peso del hormigón sin asentarse de forma desigual. Un ingeniero geotécnico debe realizar pruebas al suelo para determinar su capacidad portante admisible (por ejemplo, 2500 psf). Un suelo de baja calidad (por ejemplo, relleno suelto, arcilla) puede imposibilitar o encarecer prohibitivamente los sistemas lastrados.
Elevados costes de materiales y transporte:El hormigón es extremadamente pesado. Transportar miles de bloques de hormigón a una obra es costoso y supone un gran desafío logístico. El sistema utiliza una cantidad mucho mayor de aluminio/acero para las estanterías, creando así una base amplia y estable.
No apto para terrenos inclinados: Los sistemas lastrados están diseñados para terrenos muy planos (normalmente con pendientes inferiores a 3-5 grados). No son prácticos en laderas.
Protección contra el viento: En regiones con vientos fuertes, el diseño debe estar cuidadosamente planificado para evitar que el viento se filtre por debajo de los paneles y los levante. Esto suele requerir un ángulo de inclinación muy bajo o deflectores de viento.
Potencial de crecimiento de la vegetación:Sin una preparación adecuada del terreno (geotextil y grava), la vegetación puede crecer y levantar las bandejas de lastre, comprometiendo la estabilidad. El proceso de diseño e instalación.
Estudio geotécnico: Un primer paso imprescindible para determinar la capacidad portante del suelo.
Análisis de cargas de viento y nieve: Un ingeniero calcula las cargas específicas de succión del viento y de nieve para la ubicación del proyecto utilizando códigos locales (por ejemplo, ASCE 7).
Cálculo del lastreEl fabricante o ingeniero de estanterías calcula la cantidad exacta de lastre necesaria por módulo o por mesa para soportar las cargas, con un factor de seguridad. Esto determina el tamaño y la cantidad de bloques.
Preparación del terreno:El terreno se nivela a la perfección. Se coloca una tela geotextil, a menudo cubierta con una capa de grava para el drenaje y la supresión de malezas.
Diseño y montajeLas patas de soporte y las correas transversales se ensamblan en el suelo.
Colocación del balasto: Los bloques de hormigón se colocan cuidadosamente en las bandejas o soportes de balasto según el plano de ingeniería.
Instalación del módulo:Los paneles solares están fijados a la estructura ahora lastrada. Marcas y tipos de sistemas líderes: • Terrasmart: Importante empresa en el mercado estadounidense, conocida por sus soluciones lastradas para montaje en suelo y tejado, que a menudo utilizan un sistema de rieles divididos para facilitar la instalación. • GameChange Solar: Ofrece el sistema Genius Ballast, que utiliza bloques de lastre prefabricados y una estructura de montaje altamente configurable. • Schletter: Fabricante alemán con presencia global, que ofrece sistemas lastrados robustos para diversos terrenos. • Unirac: Proporciona soluciones lastradas para cubiertas planas comerciales, cuyos principios son similares a los de...soportes de tierra.
ConclusiónCuándo elegir un sistema de cimentación lastrada: Elija un sistema lastrado cuando: • El terreno tenga una alta capacidad portante. • Se prohíba la perforación (vertederos, terrenos industriales abandonados, terrenos sellados). • 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 una baja capacidad portante. • El terreno esté en pendiente. • El terreno sea remoto y el coste de transportar grandes cantidades de hormigón sea prohibitivo.
En resumen,soportes de suelo de lastre 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 terrenos que de otro modo serían inutilizables en una fuente de energía limpia.