Planificación de paneles ligeros: entender la carga muerta frente a la carga viva en la energía solar de tejado

En marzo de 2018, una sala científica en la región de Cévennes (sur de Francia) colapsó tras un evento de lluvia sobre la nieve. Investigadores realizaron un análisis retrospectivo combinando datos climáticos y simulaciones estructurales para estimar las presiones que llevaron al fallo. Como la lluvia saturó la nieve existente, la carga sobre el techo aumentó notablemente, y la estructura no pudo sostenerla.

Este caso muestra cómo la carga viva y los efectos ambientales pueden convertir un sistema de techo de seguro a fallo, y ilustra una verdad clave: los techos soportan dos tipos de peso muy diferentes, y los ingenieros los tratan de maneras muy distintas.

Aquí es donde entran los términos carga muerta y carga viva en la planificación solar. Son conceptos simples que deciden si una instalación solar es segura, factible y duradera a largo plazo.

Carga muerta se refiere al peso constante

La carga muerta es el peso permanente que nunca cambia una vez que se instala un sistema solar. Incluye módulos solares, estructuras de montaje, rieles y abrazaderas, componentes eléctricos fijos, como bandejas de cableado.

La carga muerta se expresa normalmente en kilogramos por metro cuadrado (kg/m²). Dado que este peso descansa sobre el edificio durante décadas, debe minimizarse siempre que sea posible.

La carga viva se refiere a la presión variable

La carga viva se refiere a fuerzas temporales que actúan sobre el techo además de la carga muerta. Estas varían según las condiciones e incluyen la acumulación de nieve (y la lluvia, como aprendimos del ejemplo), el empuje del viento durante tormentas y el movimiento de trabajadores de mantenimiento sobre el techo.

A diferencia de la carga muerta, la carga viva es impredecible, por lo que los códigos de construcción añaden márgenes de seguridad adicionales. Los códigos de construcción son las reglas y normas oficiales que definen cómo deben ser diseñadas y construidas las estructuras (casas, oficinas, fábricas, etc.) para que sean seguras y duraderas. Son emitidos por gobiernos u organismos de normalización. En cuanto a cargas, indican cuánta carga debe ser capaz de soportar un techo bajo diferentes condiciones.

En Austria, los techos deben diseñarse para resistir cargas de nieve que oscilan entre aproximadamente 84 y 1.080 kilogramos por metro cuadrado, según la altitud y la región del edificio, tal como lo especifica la norma nacional ÖNORM EN 1991-1-3. Incluso si el sistema solar en sí es ligero, los ingenieros deben tener en cuenta eventos de nieve o viento en el peor de los casos.

Las reservas limitadas para la carga viva hacen que el diseño ligero sea esencial

Separar la carga muerta de la carga viva es fundamental para una ingeniería correcta. La carga muerta es constante y medible, mientras que la carga viva es incierta y debe anticiparse. Un diseño seguro siempre considera ambas, porque el techo debe soportar el peso solar permanente más las posibles presiones de nieve o viento al mismo tiempo.

En las regiones donde la nieve intensa es rara, los techos suelen construirse con una capacidad de reserva limitada. Materiales ligeros, estructuras de soporte más delgadas o diseños optimizados en costo hacen que estos techos se consideren de baja carga. Aunque esto es suficiente para el uso diario, deja poco margen cuando se añade equipo adicional como paneles solares, especialmente cuando ocurren eventos meteorológicos inesperados. Para edificios con solo un pequeño margen para cargas vivas, elegir módulos solares ligeros es una salvaguarda práctica. Un sistema que minimiza la carga muerta no solo amplía el número de azoteas donde se puede instalar energía solar de forma segura, sino que también ofrece mayor seguridad frente a tensiones imprevistas a largo plazo.

Cómo los módulos de vidrio simple se comparan con diseños ligeros para reducir la carga muerta

El tipo de módulo elegido afecta directamente la carga muerta que debe soportar el techo y, por tanto, cuánta margen queda para cargas vivas como nieve o viento. Para ilustrar la diferencia, así es como los módulos convencionales de vidrio simple se comparan con alternativas más ligeras, y cómo el diseño dedicado de LONGi lleva esto aún más lejos.

Módulos convencionales de vidrio simple

Un módulo estándar de vidrio simple suele pesar alrededor de 20–25 kg, lo que se traduce en aproximadamente 11–13 kg/m² una vez montado. En una azotea comercial grande, esto puede seguir siendo un factor limitante y puede requerir refuerzo estructural costoso si la azotea tiene reservas de carga bajas.

Módulos ligeros en general

Para superar esta barrera, los fabricantes han desarrollado diseños ligeros que reducen el peso total. Al reducir el espesor del vidrio, usar respaldos traseros avanzados, o optimizar los marcos, estos módulos reducen la carga muerta y amplían el número de azoteas que pueden albergar energía solar.

LONGi Hi-MO X10 Guardian Light Design

LONGi ha llevado esto un paso más allá con el módulo Hi-MO X10 Guardian Light Design, diseñado para azoteas comerciales e industriales con límites de carga estrictos. Cada módulo pesa 16,3 kg, lo que equivale a solo 7,2 kg/m². Eso lo hace aproximadamente un 30% más ligero que los módulos convencionales de vidrio simple, mientras sigue entregando hasta 560 W de potencia con una eficiencia del 24,8%. El peso reducido puede eliminar la necesidad de refuerzo del techo y ahorrar a los propietarios de proyectos hasta 200.000 € por megavatio en costos estructurales, dependiendo de la región, el tipo de edificio, regulaciones locales y condiciones del sitio. Los ahorros reales pueden variar.

Cómo los módulos ligeros reducen el estrés de la carga muerta en los tejados

Pensando cuidadosamente en ambas cargas, muerta y viva, los propietarios de edificios e instaladores pueden abrir proyectos que de otro modo podrían descartarse como "demasiado pesados". Los módulos ligeros, como el Light Design de LONGi, hacen posible la energía solar en techos antiguos o de construcción ligera, reduciendo el estrés estructural mientras se entrega energía limpia confiable durante décadas.

Cada kilogramo adicional de carga muerta estresa vigas, aislamiento y cubiertas del techo. A lo largo de décadas, esto puede acelerar el desgaste, generar riesgos de filtraciones o hacer que las remodelaciones sean más complejas. Los sistemas ligeros reducen estos riesgos.

Obtén más información sobre el LONGi Guardian Light Design aquí o descarga la hoja de datos.

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