Aluminio en Estructuras Solares: Propiedades, Tipos y Fuerzas

Aluminio: Características y Propiedades

El aluminio es un material bastante utilizado en estructuras de instalaciones fotovoltaicas, sobre todo si son de tamaño pequeño o mediano. El aluminio tiene gran afinidad con el oxígeno, recubriéndose de una delgada capa de óxido, que protege al resto del material frente a la oxidación. Existen tratamientos superficiales para mejorar aún más esta propiedad. Siempre debe evitarse que las estructuras de aluminio estén en contacto con elementos de hierro, ya que de ser así, se formarían pares galvánicos que dañarían la capa de alúmina y se generaría una fuerte corrosión. Por tanto, los elementos de tornillería que se utilizan son de acero inoxidable.

Las aleaciones de aluminio presentan las siguientes propiedades:

• Tienen un peso muy bajo. En concreto, es aproximadamente un tercio del peso del hierro.
• Poseen una resistencia adecuada, comparable a las de acero, siempre y cuando se les añadan ciertos aleantes y se realice un tratamiento térmico adecuado.
• Presentan un buen comportamiento frente a la oxidación.
• Ofrecen una durabilidad considerable.
• Son muy dúctiles y maleables y, por tanto, ofrecen facilidades para la mecanización y la fabricación de perfiles extruidos, que son muy utilizados en las estructuras soporte de los módulos.

Fuerzas a Considerar en Estructuras Solares

Al diseñar estructuras para paneles solares, es crucial tener en cuenta diversas fuerzas que pueden afectarlas:

Fuerzas debidas al viento

Los vientos procedentes del norte son los más perjudiciales, ya que son los que tienden a desanclar las fijaciones. Debe calcularse la estructura para soportar al menos vientos de 150 km/h procedentes del norte.

Fuerzas debidas a la nieve

En caso de nevada, debido a la propia inclinación de los módulos, se acumulará poca nieve en ellos, pero debe considerarse esta carga en los cálculos, como se indica en el Código Técnico de la Edificación.

Fuerzas debidas al peso de los módulos

Los módulos suponen poco peso (15 kg/m² aproximadamente), por lo que estas fuerzas son mucho menores que, por ejemplo, las que puede provocar el viento. Cuando las estructuras soportan varios módulos, esta carga puede llegar a ser importante.

Otras fuerzas puntuales

Puede ocurrir que, por ejemplo, una persona se apoye en los módulos, pero normalmente estas fuerzas no se tienen en cuenta en los cálculos de las estructuras.

Tipos de Estructuras para Paneles Solares

Existen diferentes tipos de estructuras para soportar paneles fotovoltaicos, cada una con sus características:

Estructuras fijas no ajustables

Tienen la misma posición a lo largo de todo el año (su inclinación no puede variarse), por lo que debe estudiarse con cuidado la orientación e inclinación de los módulos para captar la máxima radiación solar posible. Debido a su simplicidad, son las más económicas.

Estructuras fijas ajustables

Se puede variar su inclinación, ya que poseen dos o más posiciones de regulación. Este ajuste se realiza de forma manual dependiendo de la época del año. Para ello, debe haber una forma fácil de acceder a estas estructuras. En invierno, el ángulo de inclinación deberá ser mayor que en verano. Aunque su coste es algo superior al de las estructuras anteriores, permiten conseguir un mejor rendimiento. En la figura 5.14 se muestra el esquema de una estructura ajustable de dos posiciones.

Estructuras móviles

Siguen la trayectoria del sol, de manera que los rayos incidan de forma perpendicular a los módulos en todo momento. Este seguimiento puede hacerse en un eje o en dos, los cuales disponen de un accionamiento motorizado. Estas estructuras son más completas y costosas, pero aprovechan mejor la radiación solar incidente y pueden resultar rentables en grandes instalaciones.

Seguimiento por sensores fotoeléctricos

Estos sensores determinan el ángulo que forman los rayos incidentes sobre el módulo con la perpendicular a su superficie. Las señales de estos sensores son transmitidas al sistema de actuación para poner en marcha los motores y conseguir minimizar este ángulo lo máximo posible. Estos sensores se fijan firmemente sobre los módulos y se mueven con ellos, por lo que su montaje debe ser muy preciso para evitar errores. Tienen la desventaja de no poder realizar correctamente el seguimiento cuando hay nubes que ocultan el sol.

Seguimiento por reloj solar

Los motores que mueven la estructura actúan bajo un determinado horario marcado por unos relojes. Estos relojes marcan los movimientos de rotación de los dos ejes, por lo que tienen en cuenta la altura del sol dependiendo del día del año en concreto.