Paneles Fotovoltaicos en Cubierta Metálica: cuándo exigir informe

¿La cubierta soporta los paneles?

La mayoría de las cubiertas metálicas de mercados, naves industriales y fábricas fue diseñada para el peso de las tejas y para la sobrecarga mínima de mantenimiento. La instalación de paneles fotovoltaicos añade una carga permanente sobre toda la área ocupada y modifica la acción del viento sobre el tejado. Por eso la verificación estructural debe ser realizada antes de la contratación del sistema, cuando aún es posible ajustar la potencia, la disposición de los módulos y el plazo.

La DeltaP Engenharia realiza esta verificación para integradores de energía solar y para propietarios, con inspección en el lugar, informe técnico y ART. En los últimos años atendimos cubiertas de supermercados, industrias, restaurantes y tiendas en Santa Catarina. Este artículo describe lo que considera la verificación y presenta un caso en el que la cubierta necesitó de refuerzo.

Modelo de la cubierta de un supermercado analizada por DeltaP para recibir paneles fotovoltaicos. En morado y verde, los elementos de refuerzo adicionados a la estructura existente.

¿Qué cambia en la estructura con los paneles

Carga permanente. Módulos, trilhos y fijaciones añaden peso en orden de magnitud de 10 a 20 kgf por metro cuadrado, según el módulo y el sistema de fijación. La sobrecarga de mantenimiento adoptada en el proyecto original, normalmente de 0,25 kN/m², se refiere a una acción eventual y no puede ser usada para absorber una carga que pasa a existir a todo tiempo.

Viento. La acción del viento se determina de acuerdo a la ABNT NBR 6123. Paneles inclinados o alejados de la teja alteran la distribución de presiones y llevan esfuerzos de succión a las fijaciones y a las terças, que deben ser verificadas también al arrancamiento.

Esfuerzos localizados. Las fijaciones transmiten cargas concentradas a terças y conexiones que, en general, fueron dimensionadas para carga distribuida. Pérdida de sección por corrosión, holgura en conexiones y deformaciones existentes reducen la capacidad y deben ser medidas en campo.

Acceso para mantenimiento. Limpieza e inspección de los módulos generan circulación sobre la cubierta, lo que exige puntos de anclaje y planeamiento del trabajo en altura conforme a la NR-35.

Cómo se realiza la verificación

1. Levantamiento de la cubierta: tipología, vãos, espaciamiento de las correas, secciones, espesuras y estado de las conexiones.
2. Medición de la espesor de los perfiles y registro fotográfico de cada ocurrencia, con la localización en la estructura.
3. Reconstrucción del modelo de cálculo con los datos levantados en campo.
4. Verificación por la ABNT NBR 8800, con las acciones permanentes, la sobrecarga y el viento, en la disposición prevista para los módulos.
5. Emission del laudo con ART, incluyendo supuestos, limitaciones y condiciones para la instalación.

Resultados posibles

Caso: cubierta de supermercado con refuerzo

En una cubierta de supermercado con un vano de aproximadamente 20 m, la verificación indicó que las correas y el encaje del plano de la cubierta no tenían capacidad para el incremento de los paneles. El proyecto de refuerzo mantuvo las cerchas y las correas existentes y añadió los siguientes elementos:

• cadenas rígidas entre las correas y cadenas flexibles en el primer y último vano, para la contención lateral de las correas;
• tirantes de contraventamiento cada dos correas, para el encaje del plano de la cubierta;
• corrección de los nudos de las correas con cantoneras ligadas a los nudos de las cerchas, para mejorar la transferencia de esfuerzos;
• montantes y diagonales en las correas, que pasaron de un sistema tipo Vierendeel a un sistema treliçado, con gancho de rigidez y de capacidad resistente;
• tirantes rígidos entre los banzos inferiores de las cerchas, que reducen el largo desencadenado de estos elementos.

Vista frontal de la cercha con los refuerzos indicados en el proyecto: diagonales añadidas, cadenas rígidas en las correas y corrección de los nudos con cantoneras. Cerchas con los tirantes de contención lateral entre los banzos inferiores y el contraventamiento del plano de la cubierta.

El proyecto registra una limitación relevante. Los refuerzos fueron dimensionados para la sobrecarga de mantenimiento de 0,25 kN/m² y para el incremento de los paneles. La adecuación integral de la cubierta a las acciones de viento de la NBR 6123 quedó fuera del escopo, por depender de una revaluación y refuerzo global de la estructura existente, y esta condición consta de forma expresa en la nota técnica del dibujo. Declarar el alcance del refuerzo evita que el propietario entienda que la cubierta fue regularizada por completo.

Cuando contratar

La verificación debe ser contratada antes del cierre del contrato del sistema fotovoltaico. También es recomendada después de incidentes en cubiertas que ya tienen paneles, cuando hay corrosión, flechas o conexiones flojas aparentes, y cuando la aseguradora, el financiador o el integrador exigen el documento.

Lo que el informe técnico debe contener

El informe técnico debe traer la descripción de la cubierta y del levantamiento realizado, las cargas consideradas para el sistema y para el viento, la norma de verificación, las limitaciones de la inspección, la conclusión y las condiciones para la instalación. La responsabilidad técnica es formalizada en ART.

Nota técnica: este artículo tiene carácter informativo y no sustituye la verificación estructural de una cubierta específica. Las cargas, capacidades y condiciones de instalación dependen del levantamiento de campo, del sistema fotovoltaico adoptado y de la región, y deben ser confirmadas por un profesional habilitado, con ART, antes de la ejecución.

Referencias

1. ABNT NBR 8800: Proyecto de estructuras de acero y de estructuras mixtas de acero y concreto de edificios
2. ABNT NBR 6123: Fuerzas debidas al viento en edificaciones
3. ABNT NBR 6120: Acciones para el cálculo de estructuras de edificios
4. NR-35: Trabajo en Altura (Ministerio del Trabajo y Empleo)

Ver también: Diagnóstico de ingeniería para estructuras metálicas y el estudio de caso de diagnóstico y retrofit de un galpón de 30.600 m².