Tema: Carga de paneles sobre cubierta

Hola a todos!

Primero que nada, apuntar que este foro es de los más profesionales que existen por la red. Todo, gracias a la gente tan profesional que forman parte del equipo solarweb.

El motivo que me ocupa el escribir en el foro, es constatar alguna información que quiero consolidar. El tema es que en la empresa en la que estoy trabajando, nos están saliendo diferentes proyectos de fotovoltaica para instalar sobre cubiertas. Como todos sabemos, el talon de aquiles de este tipo de proyectos es la estática de las estructuras. A mi en principio este tema no me preocupa demasiado, ya que con paciencia, sabiendo lo que se hace y con pasos justificados se puede llegar a cualquier parte.

La duda que me surge o que más bien quiero contrastar con vosotros, es sobre la distribución de las cargas sobre la cubierta. El tipo de sistemas FV que proyectamos, no suelen introducir cargas extras por viento, ya que siempre intentamos proyectar los sistemas FV paralelos al plano de cubierta. Para poneros en situación, la carga del sistema són 20kg/m2, y quiero suponer varios casos:

A- Imaginemos nave de 5000 m2 con vertientes a dos aguas con una vertiente a norte y otra al sur. Si se instalan los paneles "pegados" sobre la vertiente sur y nada sobre la vertiente norte:
- ¿La carga se supone sobre toda la superficie de cubierta o solo sobre la vertiente donde se instalan? Según como se considere, la carga varía el 50%, es decir de 20kg/m2(si consideramos unicamente una vertiente y suponemos que se llena toda de paneles) o 10kg/m2, si consideramos la carga sobre el total de la cubierta.

B- La duda se podria plantear de la siguiente forma: si tenemos una nave donde instalamos paneles "pegados" en toda su superficie de cubierta, excepto en las zonas donde existen lucernarios y claraboias. En este caso, ¿Le tenemos que exigir a la cubierta un capacidad portante mínima de 20 kg/m2? o ¿consideramos la carga repartida en toda la superficie (lo cual repercute en una menor carga por m2)?

Aclarar que la cosa de "pegar" los paneles a la cubierta es posible debido a que usamos paneles de capa fina, los cuales són menos vulnerables a la "no optima" inclinacion. Es por ello que asumimos algo menos de rendimiento a cambio de seguridad estructural.

Supongo que este tema va a ser duda para otros muchos compañeros, por eso creo que es buena cosa publicarlo e ir discutiendo el tema con el fin de aclarar el tema.

Gracias de antemano!!

jomipe, el caso que comentas de colocar los paneles "pegados" o superpuestos a la cubierta es el más sencillo a nivel estructural que nos podemos encontrar.
En cuanto a la sobrecarga a considerar, entiendo que únicamente con justificar que no estás superando la sobrecarga de uso de la cubierta has de tener suficiente. Siendo naves industriales instaladas probablemente de hace años, esta sobrecarga de uso mínima, definida en la AE-88 es de 100 kg/m2, es por ello que en el caso de superposición nunca vas a superar este valor y por lo tanto no vas a tener problemas de justificación técnica.
Caso aparte es en cubiertas planas donde entonces ya sí que entran otras consideraciones. Al estar las placas influenciadas por el viento la cimentacion necesaria suele ser bastante, sobre todo si se calcula segun el CTE o eurocodigo.
Otra cosa es que la cubierta esté en proyecto y entonces debas saber la carga exacta para repercurirla en el calculo de la estructura. Entonces logicamente la carga la tendrás que considerar donde se instalará, en la vertiente sur, y a partir de ahí hacer el cálculo de todas las correas y pórticos de la estructura.
Confío haberte podido servir de ayuda.

Welsungo, que rapidez!! Por ello, muchas gracias!

Tras tu respuesta, me viene a la cabeza una discusión que ya otras veces he tenido con gente puesta en el tema. Es respecto a los 100 kg/m2 de sobrecarga de uso, que por norma hay que considerar cuando se proyectan las naves. Está claro, que casi todas (eso es lo que esperamos) han sido calculadas con esta sobrecarga, pero lo que no estoy muy seguro, es si se debe contar con ella para la instalación de paneles.

Me explico:

Partimos de la base de que una nave ha sido calculada segun la AE-88, y por tanto tenemos un margen de 100 kg/m2 con los que podemos "contar". Instalamos el sistema que carga 20kg/m2 la cubierta y quedan aún 80 kg/m2 "libres". Estáticamente tiene toda la lógica del mundo, pero....y ante la norma?? La norma dice que debe tener 100 kg/m2 por temas de mantenimiento y ahora tenemos 80 (o menos)...

Transcribo directamente:

Capítulo III. Sobrecargas de uso
3.1. Sobrecarga de uso
Sobrecarga de uso en un elemento resistente es el peso de todos los objetos que pueden gravitar sobre él por razón de su uso: personas, muebles, instalaciones amovibles, materias almacenadas, vehículos, etc.

En el término "instalaciones amovibles" puede entrar perfectamente una instalacion fotovoltaica.

saludos.

Os recuerdo que cualquier modificación sobre la bierta de una nave debe ser calculada por CTE, que impone unas restricciones mayores a las de la NBE AE88 sobre todo por viento.
Desde mi punto de vista, una justificación lo más exacta posible de la carga a soportar por la nave nos evitará dolores de cabeza cuando llegue una ráfaga de viento con la que no contábamos.
Hemos evaluado cubiertas que han soportado en cálculos por estar sobredimensionadas, cubiertas que estaban tan justas que no nos atreviamos ni a poner un rooftop y cubiertas que no soportaban y han sido reforzadas para que soporte.
En ocasione la medida correctora es sencilla y fácil de llevar a cabo.
Un ejemplo, el levante español a finales del año pasado sufrió una de los mayores vendavales que arrancó muchas cubiertas con y sin instalaciones solares.
No nos la juguemos.

Pelaferpa, está claro que cualquier elemento nuevo sobre cubierta ha de estar calculado en base al CTE, pero si una nave ha sido calculada hace 10 años, nos tenemos que acojer a la norma vigente hace 10 años para comprobar que acciones mínimas debían de ser consideradas.

Por otra parte, me salta a la vista algunos resultados que he estado realizando sobre las cargas de viento en una estructura FV (marquesina para CTE / eurocodigo). Os comento:
Se trata de una estructura de dimensiones 8,40 de largo x 2m de ancho inclinada 15º, situada en zona de viento A y considerando grado de aspereza IV. La carga que supone esta estructura es de 33,7 kg/m2, mientras que la carga de viento según CTE es de 139,5kg/m2 y según eurocodigo 1 es de 56,1kg/m2. No os parece exagerada la diferencia?? Segun eurocodigo, una nave con una sobrecarga de uso de 100 kg/m2 sí seria APTA, mientras que para el CTE sería NO APTA. ¿Como se interpreta esto???
Está claro que estas carags de viento las debe soportar la primera fila de estructuras, la más expuesta, pero ¿que pasa con las filas posteriores? Entiendo que la carga no debe ser la misma para la primera fila que para la 4. Como se podría justificar esto? Pienso que esto es muy importante a la hora de determinar la validez de una nave.

Hola Welsungo!

En el mensaje anterior citaba un ejemplo de los resultados obtenidos tras cálculos de viento. Que interpretación le darías?

En mi opinion, debido al ambito de aplicación de la norma, el CTE utiliza valores de cp muy elevados, claro está, por cuestión de seguridad.

¿Qué lectura le dais?

Estimados amigos,

Se supone que la carga que introduce el viento es de levantamiento de la estructura FV (marquesina segun CTE) que seria contraria a la propia carga por peso de la estructura...

Entonces como tenemos en cuenta esto ???. Porque se supone que la resultante seria de tracción vertical de la estructura de la cubierta de la nave... Tendriamos una componente de empuje vertical y otra horizontal, no ???. Se supone que esto no se corresponde o no tiene equivalencia con el valor de sobrecarga de uso de la cubierta industrial, es decir serian cosas diferentes.

Suponiendo esto asi... lo importante no seria que los elementos de fijación de la estructura FV a la estructura de la cubierta soportasen dicha tracción o esfuerzo cortante ????.

Que opinais de esto...??.

Saludos.

Si he entendido bien,
En el caso de que el viento haga una fueza de levantamiento, se podria entender que aligera la fuerza que ejercen los modulos y la estructura sobre la cubierta. Siendo el limite el vuelco, desplazamiento o "vuelo" de esta.
Pero,
¿Si la direccion del viento es justo la contraria?
El limite seria el undimiento de la cubierta o de la estructura,
¿No?

Hola solarrow,

Efectivamente, debido al ángulo de los paneles, la fuerza que ejerce el viento sobre los paneles se puede descomponer en 2 componentes, horizontal y vertical, si lo que estás analizando son las reacciones, pero aquí lo que se trata es de ver la presión que el viento ejerce sobre la cubierta.

En cuanto a la "fuerza de levantamiento" entiendo que te refieres a la succión que sufre la estructura debido al viento por sotavento. Esto queda reflejado en el CTE, en el apartado de marquesinas o en el eurocódigo 1.

Hola amigos , mi nave ha sido superviviente del tornado del mes pasado en Málaga. Varias naves han desaparecido del mapa literalmente , es decir, el tornado(F2) las ha arrancado de cuajo y solo han quedado las paredes. En mi sector o pastilla de la zona todos los tejados han resultado semi-destruidos , los de chapas y los de uralita, el tornado no ha sido uniforme para todos , menos mal porque sinó no queda una nave en pié. Yo he perdido 3 cerchas, las del fondo de la nave . Mañana me reuno con el ingeniero y si quereis os paso datos puesto que le he dicho que las calcule para instalar placas, de hecho ya han montado una y los hierros son bastante "tochos". Me llevo bastante información para preguntarle, otra cosa , la estructura actual tiene un aguante de sobrecarga de 150km2, de pilar a cumbrera 23m.

Hola Josep4,

enhorabuena por la "suerte" que has tenido! Si quieres, podemos comentar los cálculos que el ingeniero te realize. Toda información es buena para contrastar y ampliar conocimientos. De todas formas, con una sobrecarga de 150kg/m2 no vas a tener problemas para instalar paneles

Yo hace no mucho tiempo me hice una tablita Excel para calcular cargas del viento por succión y sobrepresión dependiendo de la inclinación, numero de filas, modulos por fila... teniendo en cuenta las situaciones más desfavorables y tb que las filas que no están expuestas directamente se reducen las cargas de viento según el CTE.

Lo cierto es que aunque me he guiado por el CTE pero no tengo la certeza de que esté bien hecha por mi poca experiencia.

He deducido que cuando el viento crea una sobrecarga hay que mirar que la cubierta aguante esos 100 kg/m2 de los que hablais pero si es al contrario (se crea succión) entiendo que lo que hay que calcular son los tornillos, osea el aguante de éstos y poder poner un número adecuado de tornillos (comprobar tb que el peso de las correas hace que no salga volando la nave entera pero afortunadamente las correas suelen pesar un huevo). Dicho esto no logro calcular el aguante de los tornillos, subre todo del arrastre de éstos, que dependerán directamente del material de la correa (lo digo porque en un caso concreto que tengo es una correa de madera y me estoy volviendo loco)

Alguien sabe como se puede calcular las cargas de succión.

Por cierto si de algunoes deinteres puedo colgar la tabla y así me ayudais a depurarla, jeje.

Un saludo

Sin que nadie se moleste me parece que en este hilo hay mas literatura que matemáticas :

Ademas cuando actuamos sobre cubiertas de naves construidas sobre criterios de anteriores normas de edificación , las propuestas CTE2006 pueden estar fuera de rango.

En una actuación fotovoltaica sobre nave industrial, las cargas estáticas sobre la estructura de una nave industrial rara vez sobrepasan los 25Kg/m2 ( incluso, acuchillando cubiertas) y las dinámicas por actuación de vientos desfavorables se obtienten por una sencilla : ( F= k P S sen(a) ) k=coeficiente aerodinamico, P= presión viento , S= superficie del panel, a=ángulo de inclinación horizontal.

PISTA: Suponiendo que la distribución de módulos se ha realizado con criterios IDAE, la fuerza de tracción por vientos de vector norte de 120 Km/h y k=0.85 no debe superar los 560 N/m2...

Iniciado por MIGUELON11

...la fuerza de tracción por vientos de vector norte de 120 Km/h y k=0.85 no debe superar los 560 N/m2...

Quizás me equivoque, ya digo que hago esto por primera vez, pero siguiendo CTE DB-SE-AE, y teniendo en cuenta una estructura sobre elevada con un ángulo de 30º (por poner un ejemplo) la presión dinámica a 120 km/h (de velocidad del viento) me sale 694,44 N/m2.

Ahora bien, la presión estática teniendo en cuenta el coeficiente de exposición=2 (altura 6 metros y Zona rural accidentada o llana con algunos obstáculos aislados, como árboles o construcciones pequeñas) y el coeficiente eólico (considerando una estructura similar a una marquesina a 1 agua por similitud) me sale una presión estática de 2.422 N/m2 de succión y 3.200 N/m2 de sobrecarga.

Supongo que he de tener en cuenta la presión estática y no la dinámica. Los cálculos los he hecho siguiendo el CTE. ¿Por los resultados pensáis que están bien? A mi me parece mucha presión pero claro, teniendo en cuenta esos 120 km/h...

Buenas.

Mi opinión personal, y que ya he expuesto otra veces, es que el efecto del viento ha de ser calculado según la legislación vigente, en este caso el CTE. Si no se hace así y un vendaval se lleva las placas y ocurre algún incidente, podéis estar en un buen lío.

Imaginemos que una cubierta fue calculada según la AE, y llegó un tornado y se la llevó. A la vista de este "error" de la norma, se supone que la nueva revisión, el CTE, se endurece para que el próximo tornado no se lleve la cubierta. Por lo tanto, aunque sea una putada, el CTE es más duro y muchas veces no cumple porque tiene que ser así. Por lo tanto, cualquier actuación sobre esa cubierta calculada según las AE antiguas, debe atender al CTE, porque la experiencia ha demostrado que cualquier otra cosa está infradimensionada.

La verdad es que tengo ganas de saber que hace cada uno con esto, porque es algo a lo que ya le he dado bastantes vueltas.

Saludos.

Estoy totalmente de acuerdo con circulo. Nos hemos de amoldar a la legislación vigente como mínimo para no tener posibles problemas legales. Yo soy de la opinión de ser incluso más restrictivos, cada uno con nuestros dimensionamientos, para que entremos dentro incluso de la futura norma (que puede ser un poco más dura).

Yo personalmente me adapto al CTE porque si construyo en España es la normativa vigente. Es normal por otra parte que las euronormas sean menos restrictivas que las normas de cada país.

Por otra parte pienso que la normativa va siguiendo un proceso de prueba y error, quiero decir, que ha habido una catastrofe pues el gobierno de turno endurece la normativa,de hecho creo que cada vez se va a ir endureciendo más año tras año porque siempre va a haber catastrofes o derrumbes, accidentes... que son muy sonados popularmente.