El futuro de la industria de la energía solar está expandiéndose rápidamente, y los sistemas fotovoltaicos - una tecnología que convierte la luz solar directamente en electricidad usando paneles solares compuestos por muchas celdas solares - juegan un papel crucial en esta transformación. A medida que la demanda de energía solar continúa incrementándose, los ingenieros están cada vez más encargados de diseñar sistemas robustos que no solo sean eficientes, sino también seguros y confiables. Estos desafíos son aún más pronunciados para los paneles solares de edificios industriales y sistemas de energía solar industrial. Los ingenieros deben considerar cuidadosamente una variedad de factores estructurales y ambientales para asegurar el éxito de estas instalaciones a gran escala.
Este artículo explora siete de estos desafíos clave y demuestra cómo las soluciones de software de Dlubal pueden ayudar a superarlos, asegurando diseños de sistemas de energía solar seguros, eficientes y confiables.
1. Consideración de cargas externas (viento, nieve, fuerzas sísmicas)
El diseño de sistemas de energía solar debe considerar cargas externas como el viento, la nieve y fuerzas sísmicas, que pueden impactar significativamente la estabilidad y seguridad de las estructuras. Estas cargas son altamente variables y dependen de la ubicación geográfica, la elevación y otros factores ambientales. Por ejemplo, la nieve puede acumularse de manera desigual en los paneles, llevando a presiones localizadas, mientras que las fuerzas del viento varían en dirección e intensidad, afectando la orientación de la estructura. De manera similar, las fuerzas sísmicas deben considerarse por su impacto en todo el sistema, añadiendo complejidad al proceso de diseño. Los ingenieros necesitan modelar y analizar cuidadosamente todos estos factores para asegurar la estabilidad y seguridad de la estructura bajo una amplia gama de condiciones.
Solución de Dlubal:
El software de Dlubal ofrece herramientas avanzadas para abordar estos desafíos, incluyendo la herramienta de zonas geográficas, un mapa interactivo que proporciona parámetros clave de carga a nivel mundial. Los ingenieros pueden determinar rápidamente los valores de carga de nieve, velocidad del viento, zonas sísmicas, y más, adaptados a una ubicación específica. Al integrar datos locales, el software de Dlubal asegura que las estructuras solares y los sistemas de montaje estén diseñados para soportar las condiciones regionales, mejorando la seguridad y confiabilidad.
2. Evaluación de sistemas de soporte y cimentación para instalaciones solares
El diseño de instalaciones solares también debe considerar el sistema de soporte y los cimientos, que son cruciales para la estabilidad del sistema. Para sistemas fotovoltaicos en tejados o azoteas, la estructura del edificio debe soportar la carga adicional, mientras que para sistemas montados en el suelo, deben considerarse las condiciones del suelo y los tipos apropiados de cimientos. Evaluar con precisión la idoneidad del sistema de soporte es esencial para prevenir fallos estructurales y asegurar la longevidad de la instalación.
Solución de Dlubal:
RFEM 6 (y RSTAB 9) ofrece un entorno de modelado libre y versátil, permitiendo a los ingenieros diseñar la estructura solar principal, así como simular y evaluar el sistema de soporte subyacente. Esto incluye modelar/simular la estructura para instalaciones en tejados o azoteas y diseñar cimientos para sistemas montados en el suelo. El software de Dlubal también ofrece herramientas para optimizar el rendimiento de los cimientos basándose en condiciones específicas del sitio, asegurando que tanto la estructura principal como el sistema de soporte estén diseñados adecuadamente para la seguridad y la estabilidad.
3. Optimización de sistemas de transmisión de cargas para estructuras solares
Un aspecto crítico del diseño de sistemas de energía solar es determinar el sistema óptimo de transmisión de cargas, que distribuye las cargas desde los módulos solares, sistemas de montaje y otros componentes hasta los cimientos. Los ingenieros deben asegurarse de que todos los componentes están adecuadamente soportados y minimizar concentraciones de estrés o deformación para mantener la integridad estructural.
Solución de Dlubal:
Con herramientas como RFEM 6 y RSTAB 9, los ingenieros pueden modelar diferentes escenarios de carga y configuraciones de diseño en una única plataforma. Esta capacidad les permite probar varios escenarios y configuraciones, optimizando el sistema de transferencia de carga para máxima eficiencia—asegurando que el sistema sea tanto estructuralmente sólido como rentable, mejorando en última instancia el rendimiento general de la instalación solar.
4. Consideración de secciones de perfiles de acero conformado en frío
Las secciones de perfiles de acero conformado en frío son utilizadas ampliamente en estructuras solares debido a su rentabilidad y facilidad de fabricación. Sin embargo, estas secciones requieren un análisis cuidadoso debido a su susceptibilidad al pandeo y otras formas de fallo bajo ciertas condiciones de carga, especialmente en sistemas de energía solar industrial más grandes. Los ingenieros deben considerar estas características para prevenir fallos estructurales.
Solución de Dlubal:
RFEM 6 incluye herramientas específicas para analizar secciones de perfiles de acero conformado en frío, permitiendo a los ingenieros evaluar el pandeo, la estabilidad y otros modos de fallo de acuerdo con los códigos de diseño relevantes. Además, el programa independiente RSECTION de Dlubal apoya el modelado de varias secciones, incluyendo las de aluminio extruido, permitiendo un análisis y optimización detallados antes de exportar a RFEM 6 para un diseño adicional. Este enfoque integrado permite una evaluación comprensiva y precisa de todos los tipos de secciones y garantiza que cumplan con los estándares estructurales y de rendimiento necesarios.
5. Evaluación de diseños de módulos únicos y escenarios de carga
Los módulos solares vienen en varios tipos, incluyendo diseños especializados como paneles de vidrio, cada uno requiriendo evaluaciones adaptadas de capacidad de carga. Los ingenieros deben considerar las propiedades únicas de los materiales de estos módulos, así como considerar escenarios especiales de carga que puedan surgir, como la acumulación desigual de nieve o fuerzas adicionales por actividades de mantenimiento. Estas características únicas de diseño y condiciones de carga requieren una evaluación cuidadosa para asegurar la integridad estructural y el rendimiento general del sistema bajo circunstancias variables.
Solución de Dlubal:
El software de Dlubal ofrece una variedad de complementos de cálculo y dimensionamiento, como el complemento de Cálculo de vidrio, para asistir a los ingenieros en el diseño de módulos solares únicos. El software proporciona capacidades avanzadas de análisis de carga, permitiendo a los usuarios simular varios escenarios de carga, todo en una única plataforma. Este enfoque integrado asegura que tanto las características distintivas de los diseños de módulos únicos como las condiciones especiales de carga se aborden eficazmente, optimizando la seguridad y el rendimiento del sistema.
6. Gestión eficiente y reutilización de modelos de diseño
En instalaciones solares a gran escala, como los sistemas de energía solar industrial, los ingenieros deben gestionar múltiples modelos similares de manera eficiente. Lo mismo se aplica a proyectos que presentan diseños similares a los de trabajos anteriores. Sin las herramientas adecuadas, almacenar, adaptar y reutilizar modelos puede volverse engorroso, llevando a inconsistencias, ineficiencia y tareas que consumen mucho tiempo.
Solución de Dlubal:
Los programas de Dlubal proporcionan herramientas poderosas para gestionar múltiples modelos de manera eficiente, permitiendo a los ingenieros crear plantillas para estructuras similares. Esto permite una rápida replicación y ajustes fáciles sin comenzar desde cero. El software también soporta el procesamiento por lotes, optimizando proyectos a gran escala y facilitando la adaptación de modelos a condiciones específicas del sitio, cambios de carga o variaciones de diseño. Por lo tanto, al almacenar y gestionar proyectos eficientemente, los ingenieros pueden ahorrar tiempo y reducir esfuerzos redundantes, asegurando consistencia en los diseños y mejorando la eficiencia, precisión y entrega oportuna general del proyecto.
7. Asegurar el cumplimiento de códigos y documentación eficiente para sistemas fotovoltaicos
Asegurar el cumplimiento de códigos y la documentación adecuada es un aspecto crítico pero desafiante del diseño de instalaciones solares. Esto implica generar informes detallados, cálculos y materiales de apoyo que deben ser precisos, bien organizados y fácilmente accesibles para referencia futura o auditorías. La naturaleza repetitiva de estas tareas, combinada con la necesidad de una meticulosa atención al detalle, puede ser larga y difícil de gestionar eficientemente sin las herramientas adecuadas.
Solución de Dlubal:
El software de Dlubal apoya el cumplimiento de numerosos códigos de diseño internacionales, incluyendo Eurocódigos, ANSI y más. Los programas generan automáticamente informes detallados en múltiples idiomas, asegurando que los diseños cumplan con las regulaciones locales. El informe de impresión de RFEM 6 funciona en paralelo con el programa principal, permitiendo a los ingenieros hacer modificaciones interactivas y generar rápidamente informes. Esto reduce significativamente el tiempo de documentación manual, asegurando el cumplimiento total y mejorando la eficiencia general.
Conclusión
En conclusión, el diseño estructural de las instalaciones solares presenta una serie de desafíos, desde abordar cargas externas variables hasta asegurar el cumplimiento de códigos y gestionar diseños complejos. Las soluciones de software de Dlubal ofrecen poderosas herramientas que agilizan estos procesos, proporcionando a los ingenieros la capacidad de modelar, analizar y optimizar diseños de manera eficiente para máxima seguridad y rendimiento. Al integrar el diseño y el análisis de cargas, gestionar modelos de manera efectiva y asegurar el cumplimiento con los códigos internacionales, Dlubal ayuda a los ingenieros a entregar instalaciones solares que no solo son confiables y seguras, sino también rentables y eficientes.