Simulamos tormentas para diseñar sus paneles

Este artículo es una traducción de la traducción al inglés de la versión neerlandesa redactada por Joyce Beuken y publicada el 30 de abril de 2021 en www.solar365.nl

Los sistemas fotovoltaicos (prototipos) se someten a pruebas en túnel de viento para asegurar que los paneles no saldrán volando de la cubierta durante tormentas fuertes. ¿Cómo se simula una tormenta?
Jeroen Weller, Director de Investigación y Conformidad en Esdec, explica los pasos del proceso: «Se ha demostrado que un ángulo de 10 grados es la medida de oro para nuestros sistemas de montaje; con esta inclinación, seguimos captando gran cantidad de sol sin que los paneles estén demasiado expuestos al viento. Se trata de encontrar un equilibrio entre exposición máxima al sol y mínima preocupación por los efectos del viento».

La forma del edificio es determinante

Además de la situación geográfica, los principales factores que determinan la carga de viento que recibe un sistema fotovoltaico son la altura y la forma de un edificio. «El diseño de un edificio es quizás el principal parámetro que determinará la manera en que el viento afectará al sistema fotovoltaico». El sistema fotovoltaico ha de diseñarse de forma que se adapte lo mejor posible a las presiones de viento máximas, sin contribuir a aumentarlas. «Esta es la razón de que, en áreas ventosas, empleemos placas laterales inclinadas que en gran medida cierran el sistema e impiden que el viento ejerza presión sobre los paneles desde abajo».

Hay varias empresas especializadas en pruebas en túneles de viento que ofrecen su colaboración a los fabricantes de sistemas de montaje. «Elegimos Peutz porque es una empresa que se identifica con nuestra filosofía y comparte nuestro espíritu innovador», explica Weller. En un mercado todavía en fuerte expansión, considera que representa un importante valor añadido para la empresa.

Compensación de presiones

Durante las pruebas en túnel de viento de Peutz, Esdec trabaja con tamaños a escala 1:15. El túnel de viento se ha adaptado específicamente para modelar correctamente la capa límite, la turbulencia ambiental y la influencia del edificio a esta escala.

Históricamente, sin embargo, la mayoría de operadores de túneles de viento suelen utilizar las escalas 1:200 / 1:50 porque son las que se utilizan habitualmente en la construcción, explica Weller. «Este ha sido el estándar durante años, hasta que Peutz decidió apostar por una escala más precisa y específica para paneles FV, la escala 1:15, más concretamente». La ventaja de esta escala más grande es que permite considerar adecuadamente los efectos favorables de las placas laterales inclinadas, las anchuras de los huecos y la distancia entre paneles. En conjunto, contribuyen a la compensación de presiones (nota editorial: la diferencia entre la presión interior y exterior). «Necesitamos esta compensación de presiones. La razón por la que hay huecos no es que no quisiéramos cerrar el sistema. Básicamente, necesitamos que haya huecos para que el sistema respire».

Modelo a escala

Al modelo de prueba de FlatFix Wave se añadieron puntos de medición adicionales en varios lugares. Así, Esdec puede medir también, por ejemplo, las fuerzas que actúan sobre las placas laterales. «Desde el soporte de cubierta en el que se apoya el sistema hasta las placas laterales y los intersticios, todo está hecho a escala. Esdec se encarga de suministrar los diseños de estos modelos a escala», afirma Weller.

En el interior

«En pruebas con conceptos iniciales de FlatFix Wave se comprobó que los pernos, los tornillos y las clemas representan aproximadamente un 18 % de «arrastre» (resistencia al aire) adicional. Con estos datos sobre la mesa, decidimos liberar el sistema de cualquier elemento que sobresaliera. Para conseguirlo, los hemos montado hacia dentro. En el exterior solo hay componentes planos. Estos paneles no están atornillados, sino sujetados a presión con clemas». Según Weller, son cosas que no se aprecian a primera vista, pero que han sido cuidadosamente estudiadas.

Infrecuente, pero importante

En las pruebas en túnel de viento se estudiaron numerosas configuraciones, explica Weller. «Hemos probado con campos de paneles grandes y pequeños, con y sin placas laterales, y analizado también lo que pasaría si hubiese solo algo en el centro de la cubierta, o solo una hilera en un lateral». ¿Se da con frecuencia este tipo de configuraciones? «En absoluto, pero para desarrollar un método de cálculo robusto es necesario medir los extremos».
Y añade Weller, para concluir: «Hemos incorporado todos los datos de las mediciones en nuestro método de lastrado. La propia empresa Peutz ha verificado este método «.

Verificación

La mayoría de las empresas se detienen llegado este punto. Esdec decidió culminar el proceso realizando pruebas mecánicas. «Comenzamos poniendo a prueba el acoplamiento mecánico utilizando los denominados ensayos de levantamiento. Es decir, levantamos paneles para ver qué ocurre con los otros panales a los que están unidos».
Podrá seguir leyendo sobre las pruebas mecánicas en la tercera parte del tríptico, que se publicará a finales de mayo

Este es el segundo de una serie de tres artículos acerca de sistemas de montaje, pruebas en túnel de viento y pruebas mecánicas. La tercera parte se publicará en mayo.