¿Sabías que para instalar un panel solar se deben tomar en cuenta varios factores? Por eso es necesario realizar un estudio estructural antes de empezar con el proyecto. Aquí te mencionaremos cuales son los costes de dicho estudio para que lo agregues a tu presupuesto y no te lleves una sorpresa. Pero antes de darte todos los detalles al respecto, queremos abordar una definición básica: ¿Qué es un estudio estructural?
El estudio estructural o informe estructural de cargas es un procedimiento aritmético que determina el peso de las cargas y fuerzas internas que hay en el esquema de un edificio, vivienda u objeto. Se puede llevar a cabo durante el diseño del proyecto y realizar simulaciones de prueba durante la construcción o después de construir. De esta forma se representan los materiales utilizados, la geometría, las cargas y fuerzas aplicadas en ellas.
Tabla de contenidos
¿En qué consiste un estudio estructural de un colector solar?
Un estudio estructural consiste en calcular todas las acciones como el equilibrio, resistencia y rigidez para determinar si la estructura es viable para su posterior colocación sobre un bien inmueble. Es muy importante que los ingenieros o arquitectos siempre lleven a cabo un análisis preliminar, ya que de esta manera se garantiza que una estructura tenga la capacidad de soportar grandes pesos y mantener la seguridad.
¿Cuáles son los tipos de análisis estructurales para un panel solar?
Existen una variedad de métodos para ejecutar el análisis estructural. A continuación te mencionamos cuáles son los más utilizados por los arquitectos profesionales:
Cálculo Manual
Es una manera rápida y fácil de realizar. Con este método se evalúan los efectos que surgen al momento de aplicar fuerzas simples en un mecanismo simple. Además, en este cálculo se usan fórmulas para determinar el ángulo de inclinación y a qué distancia se debe colocar el panel solar sobre el tejado de la vivienda para tener una excelente captación de energía solar. Algunos conceptos básicos que se manejan en el cálculo manual son los siguientes:
- Modelo del material.
- Modelo de deformación.
- Principio de superposición.
- Energía interna, elástica o de deformación.
- Trabajo externo y energía de deformación.
- Deformación de una rebanada por esfuerzo axil.
- Hipótesis de Navier.
- Deformación de una rebanada por momento flector.
Es muy importante realizar de manera correcta el cálculo matemático para evitar errores al momento de instalar el panel solar e impedir la pérdida de energía solar térmica.
Análisis de elementos finitos
Mejor conocido por sus siglas FEA, es un método sumamente complejo, ya que se utiliza para la resolución de problemas respecto a las entradas de las variables como la condición del contorno, la carga necesaria para su aplicación y los tipos de soporte. Sin embargo, permite calcular y evaluar el esquema en partes individuales para estimar con exactitud la solución adecuada para la implementación.
¿Qué elementos contiene el estudio estructural de un colector solar?
En el informe estructural se recopila toda la información detallada sobre el diseño e instalación de un colector solar, que más adelante podrás observar.
Tipos de estructura para panel solar
Existen varias clasificaciones de estructuras para la implementación de un panel fotovoltáico. Cada tipo está diseñado para adaptarse a diferentes necesidades tomando como base la superficie del área, la condición metereológica de la zona, la ubicación adecuada para la captación solar. A continuación te mencionamos cuáles son:
- Estructuras fijas al suelo: Consiste en la instalación de perfiles metálicos que facilita colocar el panel solar encima de la base. Antes de instaurar el esquema es necesario realizar un estudio para tomar en cuenta las condiciones meteorológicas que pueden presentarse durante el transcurso del día, evaluar el tipo de terreno y su entorno para asegurar el correcto funcionamiento mecánico.
Te compartimos una imagen alusiva sobre este tipo de estructura.
- Estructuras lastradas: Son aquellas que se suelen instalar sobre el tejado o cubierta de las edificaciones. Esta estructura garantiza el correcto funcionamiento mecánico a través de lastres que aseguran que el paso del viento no desplace la placa fotovoltaica. Cabe mencionar que se requiere de un estudio estructural adicional de la cubierta para asegurar que el ángulo de inclinación del panel solar no se desplace por la fuerza del viento, si no se verifica ese punto, el peso de lastre deberá ser mayor y la cubierta quedará sobreexpuesta. Una buena instalación de esta estructura debe ser como el siguiente ejemplo:
- Estructuras móviles: Suelen ser muy costosas por los materiales de su fabricación y el mantenimiento, por tal razón su instalación suele ser complicada ya que tiene partes móviles. Se instaura con el fin de optimizar al máximo la producción de corriente eléctrica manteniendo inclinada la placa el mayor tiempo posible a la radiación solar. La ventaja de este esquema es que te permite manipularlo al nivel que tu desees (como en la siguiente imagen) para tener una mayor captación de energía solar.
- Estructuras Flotantes: Es una nueva e innovadora alternativa, ya que gracias a su instalación sobre las superficies de depósitos de agua como lagos, presas, canales de riego y balsas de residuos, permiten generar una mayor electricidad debido al enfriamiento del agua. Además, es posible instalar una gran cantidad de placas fotovoltaicas sin tener la necesidad de ocupar un espacio amplio.
A continuación encontrarás una ilustración de ejemplo:
Tipología de la estructura existente
Es muy importante conocer la diferencia entre los conceptos de tipos de estructuras y tipología de la estructura, pues el segundo término hace énfasis a la estructura metálica que mantiene su estado original por el paso del tiempo y se encuentra conformada por:
- Cerchas Principales: También denominadas como armaduras. Se trata de una estructura de barras rectas conectadas entre sí en nodos triangulares o en forma de pirámide tridimensional. Pueden ser de madera, acero, aluminio o metal.
- Cerchas Tipo Tijera: Constan de dos armaduras cuyas barras de tensión comienzan desde la base de cada cordón hasta el punto medio del cordón superior.
- Correas de apoyo sobre las cerchas de tijeras: Mejor conocida como cercha invertida. Es una estructura secundaria que se apoya sobre una viga principal y ayuda a soportar la capa externa de la cubierta con ayuda de un panel horizontal.
- Arriostramientos en un plano del faldón: Es un elemento fundamental para dar estabilidad a un esquema y evitar que los demás componentes se desplacen de su lugar establecido.
Normativa aplicada en el diseño de la estructura
Es un conjunto de normas de carácter obligatorio que se deben contemplar para garantizar la seguridad y funcionalidad estructural, minimizando así los riesgos que se puedan presentar durante el funcionamiento mecánico. Te enlistamos algunas normas que se aplican durante la ejecución del informe del diseño e instalación de los colectores solares:
- CTE-DB-SE-AE Acciones gravitatorias, nieve, viento, térmicas, geológicas, accidentales y dinámicas.
- NCSE-02 Acción Sísmica.
- CTE-DB-SE-A Seguridad Estructural Acero.
- EAE 2011
Acciones adoptadas en el cálculo
Son aquellas cargas que intervienen sobre la estructura de una construcción y pueden afectar su estabilidad. Estas fuerzas pueden ser por la velocidad del aire, la nieve, los cambios climáticos o condiciones meteorológicas. Sin embargo, existen tres clasificaciones de acciones que intervienen en un proyecto de construcción.
Clasificación por su variación en el tiempo
- Acciones Permanentes: Son todas aquellas que actúan en todo momento y son constantes en cuestión de magnitud y posición.
Esta acción permite corroborar dos aspectos muy importantes: el peso propio y el asiento del terreno.
- Acciones Variables: Son aquellas que actúan de manera directa e indirecta sobre la magnitud y posición de una estructura constructiva. Dentro de estas variables se encuentran: la sobrecarga del uso, cambios climáticos, acciones cometidas durante el proceso constructivo.
- Acciones Accidentales: Son todas las acciones que pueden deformar o perjudicar el funcionamiento correcto de la construcción. Estas causas se dan por los impactos de vientos extremadamente fuertes, una explosión, incendios y el sismo.
Clasificación por su naturaleza
- Acciones Directas: Se aplican de manera directa el peso, las cargas permanentes restantes y las sobrecargas de uso sobre una construcción.
- Acciones Indirectas: Es la deformación o aceleración que de manera indirecta proporciona una fuerza que hace que se desplacen los componentes de una estructura. Los efectos que ocasionan estos actos son los cambios de la temperatura, el asiento de la cimentación y los fenómenos meteorológicos.
Clasificación por su variación en el espacio
- Acciones Fijas: Es el peso propio que se aplica sobre los elementos estructurales y funcionales en un mismo espacio.
- Acciones Libres: Es aquella sobrecarga de uso cuya posición de una estructura se desplace de un lugar a otro.
Como te habrás dado cuenta, siempre es necesario e indispensable realizar un estudio estructural sobre un panel solar para garantizar que la instalación sobre el tejado o cubierta se coloque de manera adecuada evitando así que la estructura quede sobreexpuesta y su funcionamiento mecánico sea correcto, tomando como base la información aritmética sobre el ángulo y dirección que debe estar posicionado la placa fotovoltaica.
¿Tiene algún coste el informe estructural para una placa solar?
Si te has planteado esta pregunta, te comentamos que la respuesta es sí, ya que al igual que otros trámites la realización de este informe tiene un precio. El coste dependerá de varios factores como por ejemplo: la zona donde se va a instalar, la provincia o los materiales de los componentes de la estructura. En la siguiente tabla podrás observar los costes estimados:
| Económico | Promedio | Alto |
| 303 Euros | 4.677 Euros | 8.995 Euros |
Puedes contratar los servicios de un profesional (técnico, arquitecto, ingeniero civil) para que él se encargue de llevar a cabo el proceso del estudio estructural y le indique cual estructura te conviene más para que puedas instalar tu placa fotovoltaica y de esta manera tener una mejor eficiencia energética.
Como ya habrás notado, el estudio estructural es un requisito indispensable y de carácter obligatorio que se debe llevar a cabo previamente al diseño e instalación de un esquema, ya que al tener en cuenta la forma, tamaño, pesos y características sobre los elementos de la estructura, se puede evitar un mal funcionamiento técnico o prevenir fallas en el comportamiento de las cargas o resistencias que pueda afectar la estabilidad del sistema.
