TS 13891 Construcciones metálicas - Para uso en sistemas de energía solar fotovoltaica sobre terreno

La norma "TS 13891 Construcciones metálicas - Para uso en sistemas de energía solar fotovoltaica terrestres", publicada por el Instituto Turco de Normalización (TSE), describe los requisitos de diseño estructural, producción, inspección, métodos de ensayo y comercialización de las construcciones metálicas destinadas a sistemas de energía solar fotovoltaica terrestres. Esta norma también abarca los sistemas portantes con seguidores solares. El sistema de seguimiento solar que se instale en estos sistemas debe cumplir con el alcance de la norma "EN 62817 Sistemas fotovoltaicos - Adecuación del diseño de seguidores solares". Asimismo, las construcciones de madera destinadas a sistemas de energía solar no se incluyen en el alcance de esta norma.

Los sistemas solares fotovoltaicos montados en el suelo se basan en estructuras de soporte metálicas (sistemas de montaje solar o sistemas de estanterías) para asegurar los paneles solares en su lugar, asegurando una orientación correcta, durabilidad y resistencia a las cargas ambientales.

Las principales funciones de estos sistemas son:

• Soporte estructural: Sujeta los módulos fotovoltaicos de forma segura sobre el suelo. Proporciona un ángulo de inclinación óptimo para maximizar la exposición a la luz solar.
• Resistencia a la carga: Diseñado para soportar cargas de viento, nieve y sísmicas según estándares internacionales (por ejemplo, Eurocódigo, ASCE 7, IEC 61215).
• Protección contra la corrosión: dado que los sistemas funcionan al aire libre durante más de 25 años, los metales deben ser resistentes a la corrosión (por ejemplo, acero galvanizado en caliente, aleaciones de aluminio, acero inoxidable).
• Seguridad eléctrica: garantiza la conexión a tierra de los módulos fotovoltaicos.

Los materiales comúnmente utilizados en la producción de estos sistemas son:

• Acero galvanizado (recubierto de zinc por inmersión en caliente): resistente, rentable y ampliamente utilizado.
• Aleaciones de aluminio: Ligeras, resistentes a la corrosión y más fáciles de instalar.
• Acero inoxidable (sujetadores/piezas críticas): para mayor durabilidad en áreas de alta corrosión.

Los tipos de diseño de sistemas de energía solar fotovoltaica incluyen:

• Sistemas de pendiente fija: Los paneles se instalan en un ángulo fijo. Son económicos y requieren poco mantenimiento.
• Seguidores de un solo eje: Los paneles giran de este a oeste para seguir la dirección del sol. Esto aumenta la eficiencia energética aproximadamente entre un 15 % y un 25 %.
• Seguidores de dos ejes: Rastrean el sol en direcciones este-oeste y norte-sur. Máxima eficiencia, pero más costosos y complejos.

Las construcciones metálicas para la instalación fotovoltaica deben cumplir con varias normas además de la norma TS 13891:

• La norma «IEC 61215 Módulos fotovoltaicos terrestres (FV) - Calificación de diseño y homologación de tipo». Esta norma es importante para la calificación de módulos fotovoltaicos (pruebas de carga mecánica).
• ISO 12944 Pinturas y barnices - Protección anticorrosiva de estructuras de acero mediante sistemas de pintura protectora. Esta norma es importante para la protección anticorrosiva de estructuras de acero.
• UL 2703 Sistemas de montaje, dispositivos de montaje, dispositivos de sujeción y terminales de puesta a tierra para módulos y paneles fotovoltaicos de placa plana. Esta norma es importante para los requisitos de sistemas de montaje, puesta a tierra y conexión.
• "ASCE 7 Cargas Mínimas de Diseño y Criterios Relacionados para Edificios y Otras Estructuras". Esta norma es importante para determinar las cargas mínimas de diseño.
• La norma «EN 1991 Eurocódigo 1: Acciones sobre estructuras». Esta norma es importante para determinar los efectos (viento, nieve) sobre las estructuras.

Las estructuras metálicas para sistemas de energía solar fotovoltaica (FV) montados sobre el suelo son fundamentales para su estabilidad, durabilidad y eficiencia. Generalmente construidas con materiales como acero galvanizado o aluminio, estas estructuras fijan los paneles solares al suelo y optimizan su orientación para maximizar la exposición solar. Son cruciales para garantizar la estabilidad estructural, la durabilidad a largo plazo y una producción óptima de energía, a la vez que cumplen con las normas de seguridad y protección contra la corrosión.

Las instalaciones estándar sobre el terreno para sistemas fotovoltaicos utilizan estructuras metálicas (generalmente de acero o aluminio) fijadas al suelo con pilares de hormigón, pilotes helicoidales o postes hincados. Los paneles se montan con un ángulo de inclinación fijo, optimizado para la latitud y la exposición solar del lugar. Son adecuados para proyectos residenciales, comerciales o de servicios públicos con terrenos extensos, como parques solares o propiedades rurales. Son rentables, fáciles de instalar y robustos. Proporcionan una orientación precisa para maximizar la producción de energía. Sin embargo, requieren una superficie de terreno suficiente y pueden ser susceptibles al vandalismo o la acumulación de escombros en algunos entornos.

Consideraciones de diseño para sistemas fotovoltaicos montados en el suelo:

• Análisis de carga: Las estructuras deben soportar cargas muertas (peso de los paneles y el marco) y cargas vivas (viento, nieve, fuerzas sísmicas).
• Optimización del ángulo de pendiente: El ángulo de pendiente se calcula en función de la ubicación geográfica, la estacionalidad y las necesidades energéticas para maximizar la exposición a la luz solar. Por ejemplo, en regiones tropicales, una pendiente casi horizontal puede ser suficiente, mientras que en latitudes más altas se requieren ángulos más pronunciados.
• Tipo de cimentación: La elección depende de las condiciones del suelo y la escala del proyecto:
  • Zapatas de hormigón: Alta capacidad de carga, adecuadas para variedad de suelos, pero requieren excavación.
  • Pilotes helicoidales: ideales para suelos débiles o granulares, ofrecen una gran capacidad de carga con menor alteración del suelo.
  • Pilotes hincados: son rentables para proyectos de gran escala, pero requieren equipo especializado, como un hincador de pilotes.
  • Sistemas lastrados: No requieren penetración, ideal para espacios reducidos, pero requieren un terreno estable y nivelado.
• Factores ambientales: Las estructuras deben ser resistentes al viento (hasta 240 km/h en algunos diseños), la nieve, el granizo y las fuerzas sísmicas. Los códigos y normas de construcción locales garantizan su cumplimiento.
• Permisos y regulaciones de zonificación: Los sistemas montados en el suelo generalmente enfrentan requisitos de zonificación y permisos más estrictos que los sistemas en azotea porque se consideran estructuras independientes.

Los materiales utilizados en los sistemas fotovoltaicos montados en el suelo son:

• Acero galvanizado: Ampliamente utilizado por su resistencia, durabilidad y resistencia a la corrosión (gracias al recubrimiento de zinc). Es apto para condiciones climáticas adversas y tiene una larga vida útil (25-30 años).
• Aluminio: Ligero, resistente a la corrosión e ideal para instalaciones pequeñas o residenciales, aunque más caro que el acero.
• Acero inoxidable: Se utiliza en componentes como soportes, abrazaderas y tornillos para garantizar la resistencia a la corrosión y la fijación segura de los paneles.
• Recubrimientos: La galvanización por inmersión en caliente o la pintura exterior duradera aumentan la resistencia a los rayos UV, la humedad y las temperaturas extremas.

Como resultado, las construcciones metálicas para sistemas fotovoltaicos sobre suelo, a menudo de acero galvanizado o aluminio, ofrecen durabilidad, flexibilidad y eficiencia para la producción de energía solar. Si bien ofrecen una mayor producción energética y facilidad de mantenimiento en comparación con los sistemas sobre tejado, el aumento de los costos y la necesidad de espacio son factores importantes a considerar.

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