Paneles Solares

Estructuras para paneles solares: Fijación y ejemplos

Estructuras para paneles solares

Repasamos antes de iniciar el artículo el motivo por el cual, entre otros, es importante diseñar buenas estructuras para paneles solares. Los módulos fotovoltaicos son la herramienta que nos permite convertir los rayos solares en energía eléctrica. Se recomienda colocar el panel solar en un ángulo perpendicular al sol, ya que de este modo se aprovecha una mayor porción de radiación solar. Vemos a continuación como un panel perpendicular a los rayos solares atrapa la irradiación en una mayor proporción respecto a una orientación que no logra la perpendicularidad, dejando pasar parte de la radiación solar por fuera del área de captación:

Orientación de los paneles solares 

Una conclusión que sacamos en forma rápida, es que la zona geográfica y la posición de la tierra respecto al sol, harán variar el ángulo ideal de inclinación de los paneles solares, haciendo que no siempre sea el mismo. Podemos iniciar solo con tres reglas básicas: En el hemisferio norte la perpendicularidad se logrará inclinando el panel solar hacia el sur, en el hemisferio sur hacia el norte, y en el ecuador en ángulos cercanos al plano. Antes de cotizar paneles solares, tienes que considerar los aspectos que mencionaremos en este artículo, para tener una instalación segura y de buen rendimiento.

Soporte para paneles solares en techos: Cómo elegirlos

Actualmente se incorpora la energía solar, la mayoría de las veces, mediante soportes colocados en el techo. En este apartado profundizaremos en este tipo de instalaciones, para que puedas manejar todas las opciones que el mercado ofrece a la hora de fijar un panel solar. ¿De qué depende la estructura que utilicemos en nuestra instalación? Con el fin de determinar qué estilo de estructura nos convendrá en cada caso, dejando de lado el tipo de techo o la superficie donde se instalarán los paneles que profundizaremos más adelante, identificamos dos variables importantes para analizar en forma minuciosa

Zona geográfica

¿Dónde proyectamos nuestra obra solar? ¿Qué latitud tiene el terreno donde instalaremos los paneles solares en un mapa? La radiación solar no proviene de igual manera en cada hemisferio, o en el ecuador. Ecuador. Es esencial el cálculo de nuestro ángulo ideal, es decir aquel que nos dará un mayor rendimiento. Suele aproximarse a la latitud exacta del lugar, siguiendo las reglas básicas que mencionamos al principio.

No debemos perder de vista que entrarán luego algunas preguntas claves para profundizar este análisis ¿Nuestro cliente utilizará ese hogar en verano, invierno, o en todas las estaciones? ¿Contamos ya con una inclinación similar a la ideal que nos permita ahorrar costos de estructura en algún techo? A continuación profundizaremos en las condiciones climaticas como condicionante a la estructura.

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Condiciones climáticas

Las condiciones climáticas determinan todas las demás características de la estructura. Encontramos:

  • Velocidad del viento: Fuertes ráfagas nos obligarán a considerar mayores medidas de seguridad del montaje. Googlea que velocidades promedio o máximas tiene el viento en tu locación para tenerlo en cuenta. No solo el promedio será un factor, sino también la variabilidad, es decir si es una velocidad constante o si varía fuertemente con picos altos.
  • Nubosidad: ¿Es regular a lo largo del año? ¿Hay estaciones en las cuales se profundiza en forma desmedida? ¿Esas estaciones coinciden con la época en la que el cliente o usuario de la instalación solar tiene una mayor demanda energética?
  • Nieve: ¿Nieva mucho en la zona de la obra? A veces, tendremos que alejarnos un poco de la inclinación ideal para que no se acumule nieve arriba de los paneles que nos obliguen a mayor mantenimiento o que generen sombreamientos a la instalación.
  • Humedad: ¿Qué grado de humedad cuenta en su época más húmeda el destino elegido para los paneles solares? Esto incidirá en la elección del material del soporte.

Tipos de estructuras para paneles solares

Estructuras fijas

Son las más usadas por conveniencia en la relación precio-eficiencia. Le dan a nuestro panel solar un ángulo ideal fijo constante, que se determina con anterioridad por la latitud que desarrollamos en los párrafos anteriores. Hay tipos para techos planos, inclinados, paredes o muros, postes, distintos tipos de terreno o integrados a la arquitectura de un lugar. Se utilizan para todo tipo de instalaciones residenciales, que no justifican el costo de instalar una estructura móvil, sólo factible en caso de que se trate de un gran parque solar. Entre sus ventajas encontramos las siguientes:

  • Su coste es menor.
  • Ahorran todo lo referido a mantenimiento, y seguimiento de movilidad.
  • No consumen energía.
  • Por lo simples que son, tienen menos piezas, materiales, sistemas y demás respecto a las móviles lo cual se traduce también en un peso inferior, lo cual hace la instalación más ágil, económica, segura, etc.  

Estructuras con triángulo inclinado

Pueden colocarse en horizontal sobre un techo, o superficie plana, o en vertical sobre un muro, pared o similar. Resultan más económicas mientras mayor es la cantidad de módulos solares a instalar.. Es un clásico del sector, por su gran adaptabilidad. Según de qué lado se fije, puede servir para un muro, para un techo, etc. Y también se van ensamblando logrando facilidad para ampliar instalaciones.

Estructuras Coplanar

¿Se acuerdan que mencionamos la posibilidad de que ya contemos con un techo o con tejas inclinadas? Bueno, en ese caso utilizamos este tipo de estructuras. Tienen menor impacto visual, facilidad de instalación, y un menor costo en materiales. Veamos la siguiente foto:

Estructura coplanar

Estructuras sobre postes

Las estructuras de montaje para paneles solares generalmente se dan en lugares aislados, donde solo necesitamos uno o dos paneles solares. ¿Te interesa ver más de ellos en relación a luminarias solares? Accede aquí a nuestra nota enfocada en luces solares para el exterior.

Estructuras para paneles solares móviles

Con ejes que se mueven, hacen que los paneles solares capten mayor radiación, siguiendo constantemente la perpendicularidad respecto al sol.  Obviamente esta movilidad requiere de un consumo eléctrico y su mayor complejidad mecánica también conlleva más operaciones de mantenimiento. Solo se justifica en parques solares, u obran de gran porte. Ventajas

Aumentan la producción entre un 15-30%, dependiendo de la latitud de la ubicación de la instalación, de la época del año y del propio mecanismo de seguimiento (A esto hay que descontarle gasto energético de movimiento y costo de mano de obra y mantenimiento)

 Diseño de estructura para paneles solares: Materiales

Estructura metálica para paneles solares

  • Aluminio: Una de sus ventajas consiste en ser un metal muy ligero y liviano, lo cual facilita un trabajo de obra. También es resistente a buena parte de las formas de corrosión que existen en el aire libre. Incluso tiene métodos propios, como la alumina, que suman capas de protección. La duración de las estructuras de aluminio es alta, y el mantenimiento bajo, lo cual lo transforman en un gran material.La estructura puede fijarse al techo sin necesidad de generar una estructura adicional de hormigón. En este caso, será de vital importancia utilizar selladores luego para no tener problemas de filtraciones tras el montaje.
  • Acero galvanizado y acero inoxidable: Las estructuras que emplean este material se diseñan con perfiles de acero de gran calidad galvanizado en caliente, con un revestimiento de zinc que asegura la protección eficaz y eficiente contra la humedad y el clima en general, dando más años de duración y menos mantenimiento. El galvanizado cuesta menos que otros materiales como el aluminio, pero tiene algunas desventajas. Una de ellas, es que si lo taladramos posterior al proceso de galvanizado, su protección dejará de actuar. Esto hace que el trabajo en la instalación deba ser mucho más cuidadoso. Si utilizamos acero inoxidable (Desventaja: Mayor precio), podemos esquivar este potencial problema

Estructuras de triángulo invertido no solo sirven para una superficie plana horizontal, sino que también podrían servir sin modificaciones algunas para fijar a una estructura plana vertical. 

Hormigón

Este material en bloques puede hacer más simple, económica y segura una fijación. También, ayuda a evitar cualquier filtración de humedad en la construcción producto de las perforaciones, ya que trabajamos sobre ellos y no sobre el techo de la residencia. Colabora a su vez con mayor seguridad contra ráfagas de viento, intentos de sustracciones, etc.

Como calcular la sombra de un panel solar

En el proyecto de la instalación se deberán tener previstas las posibles zonas de sombra, evitando siempre que sea posible ubicar los módulos en estas zonas. En todo caso, en el montaje debe prestarse atención a que los módulos no queden en la sombra (total o parcialmente) durante el día, exceptuando los momentos próximos a la puesta de Sol, en los que la presencia de sombras se vuelve inevitable. La presencia de cualquier sombra no prevista deberá tenerse en cuenta, comunicándose al equipo que haya efectuado el diseño de la instalación, ya que bajará notablemente el rendimiento y la producción eléctrica, además de poder afectar y acortar la vida útil de un panel solar.

Recordemos que, en instalaciones solares, debemos evitar a toda costa los sombreamientos, que afectan fuertemente al rendimiento del sistema. Para evitar que nuestros paneles y estructuras se brinden sombra entre sí, y también teniendo en cuenta que ningún otro obstáculo la genere, haremos el siguiente estudio. Dado que a menudo tendremos árboles, y construcciones cerca, procederemos al cálculo de alturas y espaciamiento.

Factor de espaciamiento

En primer lugar, extraemos el factor de espaciamiento, según los grados de latitud de la zona. A mayor latitud, el ángulo del sol se irá haciendo más bajo, generando de esta manera sombras mayores que tendremos que considerar. Veremos debajo del cuadro, el rol de tal factor en la fórmula de cálculo.

Estructuras para paneles solares espaciamiento
Estructuras para paneles solares

Si cuento con un panel, cuyo soporte hace que esté ubicado un metro sobre el suelo, y un árbol de 11 metros de alto, la diferencia entre ambos será de 10. Multiplicado por el factor de espaciamiento, concluimos en que el panel deberá estar a 27,5 metros del árbol, y de esta manera evitarás el sombreamiento.

 Fases del montaje de estructuras para paneles solares

El montaje de una instalación fotovoltaica consta de varias fases:

1. Montaje de las estructuras de soporte y colocación de los módulos fotovoltaicos.

2. Montaje de la batería: Recordemos que no pueden estar en lugares o salas utilizadas por personas para su vida cotidiana, por ser material inflamable. Se ubicará idealmente en una sala apartada para ese uso.

3. Montaje del regulador de carga y el inversor, junto con sus accesorios necesarios. Respecto al regulador, se recomienda que el mismo este lo más cerca posible respecto al banco de baterías, de manera tal que las pérdidas de tensión se aminoren y el regulador marque la tensión del banco en una cifra muy cercana a la real. Misma recomendación corre para el inversor, ubicándolo cerca del banco de baterías evitaremos pérdidas. Además, se conectará directamente a las mismas para abastecer todo lo que consuma corriente alterna.

Montaje de accesorios y conexión

4. Montaje de las protecciones, interruptores, fusibles, cajas de protección y conexiones a tierra. Mínimamente tendremos que utilizar:

– Protecciones de sobretensión entre los paneles y la batería

– Llave termomagnética de Corriente continua, o fusibles.

– Seccionadores fusibles bajo carga.

– Protector contra descargas atmosféricas

– Puesta a tierra: Tanto el panel solar como su estructura, deben estar referenciados a tierra.

5. Conexión eléctrica de los módulos

6. Pruebas y verificación y puesta en marcha de la instalación.

Organización de montajes

¿Por dónde empezar? Repasemos algunos puntos importantes:

1. ¿Recuerdan lo desarrollado sobre sombreamiento? Las hileras de estructuras deben respetar la separación de una fila de paneles respecto a otra, para evitar cualquier tipo de sombras. También situar los paneles a una altura correcta respecto al suelo facilita la circulación de viento, provocando un menor esfuerzo de resistencia.

2. Los paneles suelen situarse dejando una cierta separación entre ellos, para dejar pasar el aire y así reducir la fuerza del viento sobre la estructura.

3. La forma de la estructura y los anclajes no deben presentar zonas en las que se retenga el agua de lluvia.

4. La estructura debe poder ampliarse con facilidad, procurando la escalabilidad de la instalación fotovoltaica

Para Instalaciones pequeñas

5. Para instalaciones muy pequeñas, las estructuras ancladas sobre una pared presentan considerables ventajas: la pared proporciona un anclaje sólido y seguro, lo que permite simplificar y aligerar la estructura; además de proteger respecto a ráfagas de viento. Los fabricantes de estructuras suelen recomendar que el anclaje se efectúe mediante un taco químico (antes de la introducción del taco se introduce en el orificio practicado con la taladradora un producto que proporcionará al taco mayor resistencia y adherencia a la pared).

Veamos un ejemplo de armado de estructura para panel pequeño de la Academia Greentech

7. Las instalaciones sobre mástiles están también limitadas a las pequeñas potencias, puesto que esta clase de instalación es muy sensible a la acción del viento y a las vibraciones producidas por él. Este puede ser un tipo de estructura muy adecuado en aquellas situaciones en las que se dispone del mástil (antenas, repetidores, señalización, cámaras de vigilancia, etc.).

8. Galvanizar tanto estructuras como tornillería es altamente recomendable, o utilizar elementos de acero inoxidable.

Estructura para paneles solares precio

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