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Ingeniería para cargas elevadas de nieve, vientos fuertes y condiciones complejas de proyecto
El mercado solar de Corea del Sur exige sistemas de montaje adaptados a las condiciones locales del emplazamiento, no solo a configuraciones estándar. Las plantas solares sobre suelo pueden requerir adaptaciones para terrenos irregulares y condiciones severas de nieve, mientras que los proyectos solares industriales en cubiertas deben considerar la capacidad de carga de la cubierta, la resistencia al viento, la compatibilidad del sistema de montaje y la impermeabilización.
Para contratistas EPC, instaladores solares y desarrolladores de proyectos, la estructura de montaje constituye un elemento crítico para la seguridad del proyecto, su viabilidad constructiva y su rendimiento a largo plazo.
La experiencia de Super Solar abarca proyectos solares sobre suelo y en cubiertas industriales a escala megavatios en Corea del Sur. Dos proyectos representativos —un sistema sobre suelo de 2 MW en Pyeongchang y un sistema de 2 MW en cubierta industrial en Changwon— ilustran distintos desafíos de ingeniería y la importancia de soluciones de montaje específicas para cada proyecto.
La orientación y el ángulo de inclinación de los módulos afectan el rendimiento energético anual, la separación entre filas, las sombras y la eficiencia general del uso del terreno. Estos factores deben evaluarse conjuntamente con las restricciones estructurales y del emplazamiento del proyecto.
Un estudio de 2018 publicado en New & Renewable Energy simuló sistemas fotovoltaicos en 80 ubicaciones de Corea del Sur mediante el System Advisor Model (SAM). Bajo los supuestos del estudio, los ángulos acimutales óptimos simulados oscilaron entre 176° y 184°, mientras que los ángulos óptimos de inclinación variaron entre 30° y 36°.
Estos resultados constituyen una referencia útil para la investigación, no una especificación universal de instalación. Los parámetros de diseño reales deben determinarse para cada proyecto según la ubicación, la geometría del techo o del terreno, las sombras, las cargas de viento y nieve, los objetivos de producción energética y los requisitos aplicables.
Una estructura de montaje solar debe transferir las cargas desde los módulos a través de rieles, abrazaderas, soportes y conexiones hasta la estructura del techo o la cimentación del suelo.
En proyectos montados sobre suelo, las consideraciones de diseño pueden incluir:
Para techos industriales, la evaluación de ingeniería también debe considerar la capacidad estructural del edificio existente, el perfil del techo, el método de fijación, los detalles de impermeabilización y el acceso para mantenimiento.
El ingeniero responsable debe confirmar las normas estructurales coreanas aplicables y las hipótesis específicas de diseño del proyecto. La velocidad del viento, la profundidad de la nieve y la carga estructural de diseño son parámetros distintos y no deben tratarse como intercambiables.
El proyecto de Pyeongchang demuestra la necesidad de coordinar el diseño estructural, la selección de cimentaciones y la disposición de los módulos en una instalación solar con montaje en suelo bajo condiciones de emplazamiento desafiantes.
El terreno irregular puede afectar la colocación de los pilotes, las alturas de soporte, la alineación de los rieles y el orden de instalación. Un diseño de disposición elaborado sin considerar suficientemente la topografía del emplazamiento podría requerir ajustes extensos durante la construcción.
Para este proyecto se adoptó una solución de cimentación con pilotes de acero para adaptarse a las condiciones del terreno. Además, el diseño de montaje empleó una disposición de «módulo ausente» en áreas seleccionadas para seguir mejor las variaciones del terreno.
En lugar de forzar cada fila a ajustarse a una disposición uniforme, este enfoque permite que la configuración del campo fotovoltaico responda a la geometría local del emplazamiento. Su idoneidad debe evaluarse teniendo en cuenta la eficiencia del uso del suelo, el diseño eléctrico, la continuidad estructural, el acceso para la construcción y la viabilidad económica del proyecto.
Pyeongchang se encuentra en la provincia de Gangwon, donde las condiciones de nieve son un factor importante a considerar en el diseño del proyecto. La acumulación de nieve puede incrementar las cargas sobre los módulos, rieles, soportes, conexiones y cimientos.
El enfoque del proyecto incorporó consideraciones específicas del emplazamiento respecto a las condiciones de nieve, la inclinación de los módulos y la resistencia estructural. La inclinación de los módulos puede influir en la caída natural de la nieve, pero esta no debe considerarse sustituto de la verificación estructural de las cargas por nieve. La nieve puede permanecer sobre los módulos o acumularse de forma irregular dependiendo de la temperatura, el viento, la geometría del campo fotovoltaico y los obstáculos circundantes.
Para un proyecto en un entorno con condiciones exigentes de nieve, la revisión del diseño debe examinar, por tanto, toda la trayectoria de carga, la capacidad de los elementos, la resistencia de las conexiones, el comportamiento de los cimientos y los supuestos utilizados en los cálculos estructurales.
La información del proyecto identifica el acero de alta resistencia con alto rendimiento de límite elástico y resistencia a la tracción como una característica clave de la estructura de montaje. También se informó que el proyecto había sido sometido a ensayos por parte de un tercero en Corea del Sur.
El alcance de los ensayos aplicables, las calidades de material y los criterios de aceptación deben consultarse en la documentación técnica de apoyo al presentar estos detalles en envíos de ingeniería formales.
El caso de Pyeongchang ilustra cómo un sistema solar a escala megavatio, montado sobre suelo, puede requerir decisiones coordinadas sobre la selección de cimentaciones, el diseño de la disposición adaptada al terreno y el diseño estructural relacionado con la nieve.
Para los desarrolladores y los contratistas EPC que trabajan en terrenos irregulares o en zonas con condiciones invernales exigentes, la lección clave es que el diseño de la estructura de montaje debe basarse en las condiciones reales del emplazamiento y en los requisitos estructurales verificados, y no únicamente en una disposición estándar.
El proyecto de Changwon demuestra un conjunto distinto de requisitos: instalar un sistema fotovoltaico a escala industrial sobre un edificio industrial existente, coordinando la compatibilidad del tejado, la carga estructural y la protección contra el clima.
Los techos metálicos industriales pueden variar en perfil, geometría de la lámina, separación entre correas, detalles de fijación y estado. Un componente de montaje adecuado para un perfil de techo puede no ser apropiado para otro.
El proyecto de Changwon utilizó abrazaderas personalizadas adaptadas al perfil existente del techo. La solución reportada combinó enfoques de fijación no perforantes y perforantes según los requisitos de instalación.
La elección del método de fijación debe evaluarse considerando el ensamblaje real del techo, la trayectoria de transferencia de cargas, la capacidad del sustrato y de las correas, la compatibilidad de las abrazaderas, la calidad de la instalación y los detalles de estanqueidad. Una conexión no perforante no es automáticamente adecuada para todos los techos, y una conexión perforante requiere sellado y detalles apropiados.
Antes de instalar un gran campo fotovoltaico en un edificio industrial existente, debe evaluarse la capacidad del edificio para soportar las cargas adicionales. Esto incluye los módulos fotovoltaicos y el sistema de montaje, así como las cargas ambientales pertinentes y las combinaciones de cargas exigidas por la base de diseño del proyecto.
La información del proyecto indica una velocidad básica del viento de 36 m/s. Este valor debe entenderse como el parámetro correspondiente al lugar del proyecto informado, no automáticamente como la velocidad final del viento ni como la presión aplicada en cada cálculo estructural. El ingeniero responsable debe confirmar las disposiciones aplicables sobre el viento, las condiciones de exposición, la geometría del edificio, las zonas de cubierta, los coeficientes de presión, las combinaciones de cargas y los requisitos de fijación.
En cuanto al sistema de montaje, la revisión del diseño debe considerar:
La disposición final debe verificarse como un sistema completo, no como componentes de montaje aislados.
El proyecto utilizó 3.360 módulos con una potencia nominal de 595 Wp, lo que arroja una capacidad CC calculada de 1.999,2 kWp, o aproximadamente 2 MWp.
Al dividir la superficie total del techo declarada (11.000 m²) entre los 3.360 módulos se obtiene un promedio de aproximadamente 3,27 m² de superficie de techo por módulo. Se trata de una relación de área global, no de la huella física de un módulo individual. Incluye los efectos del diseño, el espaciamiento y otros factores relacionados con el área del techo.
La ubicación final de los módulos también debe tener en cuenta las ubicaciones de los soportes estructurales, el drenaje del techo, las rutas de acceso, los requisitos de mantenimiento, las sombras y las distancias mínimas de seguridad aplicables.
Las fugas en el techo pueden generar problemas operativos y de mantenimiento para los propietarios de edificios industriales. Por lo tanto, el diseño de la instalación debe tener en cuenta la interacción entre las abrazaderas o fijaciones, las láminas del techo, las juntas, las vías de drenaje y los detalles existentes de impermeabilización.
Para las fijaciones penetrantes, son esenciales los sellados adecuados y los controles de instalación. Para las fijaciones no penetrantes, el ingeniero aún debe confirmar que la conexión garantiza el rendimiento estructural requerido sin dañar el conjunto del techo.
El acceso para inspección, la libre circulación del drenaje y la capacidad de mantener tanto el techo como el sistema fotovoltaico deben considerarse durante el desarrollo del diseño, y no dejarse para después de la instalación.
La información del proyecto indica un plazo de entrega de mayo a octubre de 2024 y una generación anual de energía de aproximadamente 2.410 MWh.
La generación anual informada es un indicador útil del rendimiento del proyecto, pero no debe atribuirse únicamente a la estructura de montaje. El rendimiento energético depende de los módulos fotovoltaicos, los inversores, el diseño del sistema, el recurso solar, las sombras, las condiciones operativas, la disponibilidad y otros factores específicos del proyecto.
El caso de Changwon ilustra la coordinación ingenieril necesaria al instalar un sistema fotovoltaico de clase 2 MW sobre una cubierta metálica industrial existente. Deben considerarse conjuntamente la compatibilidad con la cubierta, la capacidad estructural, el diseño para cargas de viento, los detalles de fijación y la impermeabilización.
Para los propietarios de edificios industriales y los contratistas EPC, el objetivo no es simplemente instalar módulos en el espacio disponible sobre la cubierta. Se trata de desarrollar una solución de montaje que cumpla con los requisitos estructurales del proyecto, al tiempo que permita una instalación segura, mantenimiento sencillo y funcionamiento fiable a largo plazo.
| Dimensión de ingeniería | Proyecto de suelo en Pyeongchang | Proyecto de cubierta industrial en Changwon |
|---|---|---|
| Capacidad del proyecto | 2 MW | Aproximadamente 2 MWp |
| Ubicación | Condado de Pyeongchang, provincia de Gangwon | Complejo industrial de Jinbuk, Changwon |
| Desafío principal | Condiciones de nieve y terreno irregular | Cubierta metálica existente y velocidad básica del viento declarada de 36 m/s |
| Enfoque de montaje | Cimentación con pilotes de acero y distribución adaptada al terreno | Abrazaderas personalizadas para cubierta, con métodos de fijación declarados no perforantes y perforantes |
| Enfoque estructural clave | Adecuación de la cimentación, resistencia de la estructura de acero y diseño relacionado con la nieve | Capacidad de la cubierta, conexiones de fijación, verificación de cargas de viento y estanqueidad |
| Característica distintiva | distribución de «módulos ausentes» para adaptarse a las variaciones del terreno | Montaje personalizado para un tejado industrial existente |
| Datos adicionales del proyecto | Aproximadamente 3,5 meses de instalación activa del montaje, según se informó | 3.360 módulos de 595 Wp; superficie aproximada del tejado: 11.000 m²; generación anual informada de aproximadamente 2.410 MWh |
| Conclusión principal | Adaptar la cimentación y el diseño del campo fotovoltaico al terreno real y a las condiciones de nieve | Coordinar el montaje, la estructura del edificio, la resistencia al viento y la impermeabilización |
En conjunto, estos proyectos demuestran experiencia en dos entornos importantes de instalación solar en Corea del Sur: campos solares sobre suelo en terrenos irregulares y sistemas solares sobre tejados industriales de edificios con cubiertas metálicas existentes.
Super Solar suministra soluciones de montaje solar para proyectos fotovoltaicos sobre suelo y sobre tejados, incluidas las estructuras y los componentes de montaje seleccionados según los requisitos del proyecto.
La experiencia de la empresa en proyectos en Corea del Sur incluye tanto instalaciones a escala megavatio sobre suelo como en techos. A través de su filial local, JS ENC CO., LTD., y su apoyo comercial en coreano, Super Solar puede comunicarse con los clientes locales sobre los requisitos del proyecto, la selección de productos y la coordinación.
Revisar la ubicación del emplazamiento, el tipo de instalación, las especificaciones de los módulos, el perfil del techo o las condiciones del terreno, y los requisitos de diseño del proyecto.
Identificar una configuración de fijación adecuada, incluyendo los rieles, abrazaderas, soportes, cimientos o componentes de anclaje correspondientes.
Coordinar la información necesaria para la verificación estructural, incluidas las condiciones locales específicas de viento y nieve, los detalles de conexión y las restricciones de instalación. Los cálculos estructurales finales y las aprobaciones correspondientes deben realizarse por los profesionales cualificados responsables del proyecto.
Coordinar las especificaciones del producto, los requisitos de fabricación y entrega con el cronograma del proyecto y el equipo de instalación.
Utilizar el soporte en coreano de JS ENC CO., LTD. para facilitar la comunicación con los clientes locales y las partes interesadas del proyecto.
Las consideraciones clave incluyen las cargas de viento y nieve específicas del emplazamiento, las condiciones del terreno o del tejado, la idoneidad de la cimentación o fijación, los cálculos estructurales, la protección contra la corrosión, el drenaje y el acceso para mantenimiento. La configuración final debe verificarse conforme a los requisitos aplicables del proyecto.
Sí, siempre que la investigación del emplazamiento y los estudios de ingeniería confirmen una solución adecuada. Es necesario coordinar la selección de cimentaciones, las alturas de soporte, el diseño de filas, el acceso para la construcción y la alineación estructural. En algunos emplazamientos, puede resultar apropiado un diseño adaptable al terreno, incluidos espacios seleccionados en la disposición de los módulos.
Debe evaluarse la capacidad estructural del edificio existente, el perfil de la cubierta, las ubicaciones de los soportes, la compatibilidad de las abrazaderas, las cargas de viento y los detalles de impermeabilización. El método de fijación debe ser adecuado para el tipo específico de cubierta y debe verificarse su idoneidad frente a las cargas previstas para el proyecto.
No. Una velocidad básica del viento constituye únicamente una entrada para la evaluación de las cargas de viento. El diseño final depende de la norma aplicable, la exposición, la geometría del edificio, las zonas de la cubierta, los coeficientes de presión, las combinaciones de cargas y los detalles de conexión.
Super Solar cuenta con una filial local, JS ENC CO., LTD., que ofrece soporte comercial en coreano. Los clientes pueden contactar al equipo para analizar los requisitos del proyecto y las opciones de sistemas de montaje.
Ya sea que esté desarrollando una planta solar a nivel de suelo o instalando paneles fotovoltaicos (PV) en un techo industrial existente, la solución de montaje debe seleccionarse según las condiciones reales del sitio, los requisitos estructurales y el plan de instalación.
Póngase en contacto con Super Solar y JS ENC CO., LTD. para analizar la ubicación de su proyecto, el tipo de instalación, las especificaciones de los módulos y los requisitos de montaje.
Super Solar brinda apoyo a los equipos de proyectos con productos de montaje solar y coordinación de ingeniería para aplicaciones fotovoltaicas a nivel de suelo y en techos en Corea del Sur.
Kim, J. C., & Kim, K. (2018). «Estudio sobre las diferencias regionales en la orientación y ángulo de inclinación óptimos para sistemas fotovoltaicos: simulaciones mediante un modelo de asesoramiento de sistemas». New & Renewable Energy , 14(2), 9–20. https://doi.org/10.7849/ksnre.2018.6.14.2.009
Las cifras específicas de este proyecto que aparecen en este artículo se basan en la información del proyecto proporcionada para este estudio de caso. Las afirmaciones estructurales detalladas, el alcance de las pruebas, las ediciones de las normas aplicables y las cifras de rendimiento informadas deben verificarse con la documentación original del proyecto antes de cualquier presentación técnica o reglamentaria formal.
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