A maioría dos problemas cos tellados fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV) non son causados por cálculos estruturais incorrectos, senón por erro na secuencia de disposición.
Un enfoque común é colocar as correas segundo o deseño do edificio, escoller un espazo entre números redondos convenientes, como 1,5 m ou 1,2 m, e despois instalar os módulos fotovoltaicos na parte superior. A metade da instalación, o equipo pode descubrir que un punto de apoio cae a menos de 100 mm do bordo dun módulo ou que un elemento de fixación aterra nunha zona débil do marco do módulo. Os debuxos deben ser revisados, os cálculos repetidos e o calendario do proxecto pode retrasarse dúas semanas.
A secuencia correcta é a inversa: determine primeiro as dimensións do módulo, estableza o número de liñas de apoio, calcule o espazamento das correas e só despois seleccione as seccións das correas.
Esta guía explica todo o proceso, proporciona intervalos de referencia para o espazamento das correas, os tamaños das seccións e o consumo de aceiro, e mostra por que a deflexión adoita converterse na restrición de deseño que goberna antes que a resistencia.
As dimensións do módulo fotovoltaico determinan as liñas de apoio, que determinan o espazamento das correas
Dúas disposicións básicas de apoio
Un módulo fotovoltaico de 2.278 × 1.134 mm pódese soportar en correas en dúas configuracións básicas.
| Disposición de apoio | Orientación ao módulo | Bordes soportados | Espazamento de correas |
| Soporte de borde longo | Orientación paisaxística | Dous bordos longos | Igual ao lado curto do módulo, aproximadamente 1,13 m |
| Soporte de bordo curto | Orientación vertical | Dous bordos curtos | Igual ao lado longo do módulo, aproximadamente 2,28 m |
O espazamento das correas non é unha opción de deseño arbitraria; derívase da disposición do módulo. Cunha dimensión do lado curto do módulo de 1.134 mm, a separación correspondente é de aproximadamente 1,13 m. Cunha dimensión de lado longo de 2.278 mm, é de aproximadamente 2,28 m. Non hai liña de apoio intermedia en ningunha das dúas disposicións básicas a non ser que se engada un terceiro soporte.
Cando son necesarias tres liñas de apoio?
Para grandes vanos, fortes cargas de vento ou módulos máis pesados, o apoio de dous puntos pode ser insuficiente. Unha solución é engadir unha correa debaixo do medio do módulo, dividindo o tramo orixinal en dous tramos.
Ao engadir unha correa central, a distancia entre as liñas de apoio pasa a ser de aproximadamente 1,14 m ou 1,13 m, producindo unha configuración similar ao apoio de bordo longo. A compensación é que se necesitan máis correas, o que aumenta o consumo total de aceiro.
Restricións de distancia ao bordo
Debe manterse unha distancia suficiente entre o bordo do módulo e a liña central da correa. As abrazadeiras típicas teñen un ancho de agarre efectivo de aproximadamente 30-40 mm. Se a liña central da correa está demasiado preto do bordo do módulo, é posible que a abrazadeira non se agarre con seguridade. Se está demasiado lonxe, o saliente do módulo faise excesivo, aumentando o risco de deformación nas esquinas baixo a elevación do vento.
Unha práctica común da industria é colocar a liña central do correa entre 50 e 100 mm cara a dentro desde o bordo do módulo ao tempo que se garante que o saliente non exceda a quinta parte da dimensión do lado curto do módulo.
Como afecta o espazamento das correas á selección de seccións
Cando se duplica o espazamento das correas, a carga de liña transportada por cada correa tamén se duplica, asumindo a mesma carga de área. O tamaño da sección debe aumentarse en consecuencia.
| Espazamento de correas | Sección Típica | Peso teórico | Consumo de aceiro por unidade de superficie | Notas |
| 1,13 m | C160 × 60 × 20 × 2,5 | Aprox. 6,3 kg/m | Aprox. 5,5 kg/m² | Máis correas, menor carga por membro e máis fácil manexo durante a instalación |
| 1,50 m | C180 × 70 × 20 × 2,5 | Aprox. 7,1 kg/m | Aprox. 4,7 kg/m² | Unha solución de compromiso; debe comprobarse a desviación |
| 2,28 m | C220 × 70 × 20 × 3,0 | Aprox. 9,4 kg/m | Aprox. 4,1 kg/m² | Menos correas, maior carga por membro; a desviación pode converterse no factor limitante |
Só en función do consumo de aceiro, o apoio de bordo curto cunha separación de 2,28 m parece máis económico a uns 4,1 kg/m², máis dun 20 % menos que os 5,5 kg/m² asociados ao apoio de bordo longo.
Non obstante, esta cifra non debe considerarse de forma illada. O motivo queda claro na seguinte sección.
Deflexión: o límite que se pode alcanzar antes de que a forza se faga crítica
Como se determina o límite de deflexión?
Para as correas do tellado en condicións normais de servizo, un límite de uso común da industria é L/200. Algúns proxectos con requisitos máis estritos de resistencia ao vento e impermeabilización poden adoptar L/250.
Para un proxecto cunha luz de 7,5 m, L/200 permite unha desviación de só 37,5 mm. Para unha luz de 9 m, o límite é de 45 mm. Estas bonificacións son relativamente restritivas para os membros de aceiro.
Por que duplicar o espazamento das correas fai que a desviación sexa máis difícil de controlar?
A deflexión é proporcional á carga uniformemente distribuída e inversamente proporcional ao segundo momento de área do elemento, asumindo a mesma luz e condicións de apoio.
Cando o espazamento das correas aumenta de 1,13 m a 2,28 m, a carga da liña en cada correa duplícase aproximadamente, ao igual que a deflexión en condicións doutra forma sen cambios. O aumento da sección de C160 a C220 proporciona só un aumento limitado no segundo momento da área, o que pode non compensar completamente a carga adicional.
Como resultado, a comprobación de forza aínda pode satisfacer o límite permitido mentres falla a comprobación de deflexión. Este é un dos problemas máis comúns de deseño de correas do tellado e moitas veces só se descobre durante as revisións de debuxos.
Por que os requisitos de deflexión son máis estritos para os tellados BIPV?
Nun sistema fotovoltaico aplicado ao edificio (BAPV), os módulos fotovoltaicos están montados nunha estrutura de soporte que despois se une ao tellado metálico. A deflexión excesiva pode comprometer os selados entre a estrutura de soporte e os paneis do tellado, creando un problema de mantemento que ás veces se pode solucionar reselando ou substituíndo as xuntas.
Nun sistema BIPV, os propios módulos fotovoltaicos forman parte da envolvente do tellado. Se unha correa se desvía 5 mm, a xunta do panel pode abrirse 5 mm. A continuidade da impermeabilización depende da rixidez estrutural e dos detalles de selado.
É por iso que os tellados BIPV a miúdo requiren un control de deflexión máis estrito que os tellados metálicos convencionais, e polo que os arranxos de apoio de bordo curto poden ser rexeitados en proxectos con gran espazamento entre columnas.
Tres restricións adicionais que poden cambiar o espazamento das correas
Espazo entre columnas
O tramo das correas determínase pola distancia entre as columnas do cadro principal. Os espazos entre columnas de 6 m, 7,5 m e 9 m son opcións habituais para naves industriais.
A medida que aumenta o espazamento das columnas, o tramo da correa faise máis longo, polo que xeralmente require seccións máis profundas e aumenta o consumo de aceiro. Polo tanto, o espazamento das correas debe seleccionarse no marco da disposición das columnas establecida en lugar de de forma independente.
Articulacións do módulo fotovoltaico
As posicións das correas deben aliñarse coas unións entre os módulos fotovoltaicos. Se unha correa cae directamente debaixo do medio dun módulo, os fixadores poden aterrar nunha zona non soportada da folla posterior do módulo, deixando a conexión dependente da suxeición e reducindo potencialmente a rixidez da unión.
Durante a disposición do panel, marque primeiro as liñas de unión do módulo e, a continuación, estableza as liñas centrais das correas. Esta secuencia non debe ser invertida.
Movemento térmico
Cando a temperatura do tellado alcanza os 70 °C, as correas de aceiro e os marcos de módulos de aluminio se expanden a diferentes velocidades porque os seus coeficientes de expansión térmica difiren. Polo tanto, a súa expansión lonxitudinal non é idéntica. Un enfoque de enxeñería común é incorporar detalles de deslizamento ao longo da dirección lonxitudinal, permitindo un movemento relativo limitado entre os módulos e as correas.
Un espazo de correa excesivamente axustado pode restrinxir este movemento e aumentar as tensións de retención nos cadros do módulo. Polo tanto, un espazo máis próximo entre as correas non significa automaticamente un deseño máis seguro.
Un exemplo completo de selección de correas
Condicións asumidas: un espazamento entre columnas de 7,5 m, cuberta BIPV integrada, módulos fotovoltaicos de 2.278 × 1.134 mm e proxecto situado nunha zona de vento moderado.
Paso 1: seleccione o acordo de soporte. Un espazo entre columnas de 7,5 m é relativamente grande. Cun apoio de bordo curto e unha separación de correas de 2,28 m, a deflexión pode ser difícil de controlar baixo un límite de L/200. Selecciónase polo tanto o apoio de bordo longo en orientación paisaxística, cunha separación de correas de 1,13 m.
Paso 2: seleccione a sección de correas. Usando unha carga morta de 20 kg/m², unha carga viva de mantemento de 0,5 kN/m² e as combinacións locais de carga de vento aplicables, calcule a carga da liña e seleccione unha sección C160 × 60 × 20 × 2,5. Se a presión do vento é maior, actualízase a C180 × 70 × 20 × 2,5.
Paso 3: comproba a desviación. Para un tramo de 7,5 m, o límite L/200 é de 37,5 mm. Comprobe a deflexión baixo as combinacións de carga aplicables e confirme que permanece dentro do límite permitido.
Paso 4: Aliñar as unións do módulo. Organice os módulos usando un módulo de disposición de 1.134 mm. Aliñar as liñas centrais das correas coas liñas de unión do módulo, cunha tolerancia de posicionamento do obxectivo de ± 5 mm.
Paso 5: Completa os debuxos de maquetación. Indique claramente o espazamento das correas, as especificacións das seccións, as posicións dos fixadores, os extremos deslizantes e os extremos fixos.
Seguir esta secuencia axuda a reducir a probabilidade de revisións de deseño durante as revisións de debuxos.
Preguntas frecuentes
P1: Cal é o espazo típico entre as correas do tellado?
Un rango industrial común é de 1,0-1,5 m. O espazamento real depende das dimensións do módulo, das disposicións de soporte e das combinacións de carga. Para un módulo cunha dimensión do lado curto de 1.134 mm, o apoio do bordo longo corresponde a unha separación de aproximadamente 1,13 m. O apoio de bordo curto baseado nunha dimensión do lado longo de 2.278 mm corresponde a aproximadamente 2,28 m, o que supera o rango habitual e require unha comprobación de deflexión separada.
P2: O espazo máis pequeno das correas sempre fai que o tellado sexa máis seguro?
Non. Menor espazo significa máis correas e maior consumo de aceiro. Tamén pode restrinxir o movemento de deslizamento necesario para acomodar a expansión térmica, aumentando as tensións de restrición nos cadros do módulo. O enfoque correcto é satisfacer simultaneamente os requisitos de deflexión, forza e movemento térmico.
P3: Un tellado BIPV pode usar o mesmo esquema de correas que un tellado metálico convencional?
Isto non se recomenda sen unha revisión específica do deseño. Os límites de deflexión dos tellados metálicos convencionais abordan principalmente a drenaxe e o aspecto, mentres que os tellados BIPV tamén deben manter a continuidade entre os módulos fotovoltaicos e o sistema de impermeabilización. A mesma disposición de correas pode ser adecuada para BAPV, pero pode provocar que as xuntas dos paneis se abran en exceso nunha aplicación de BIPV.
P4: Deberíanse engadir ou espaciarse correas máis preto cando se reinstala BIPV nun tellado de fábrica existente?
A estrutura existente debe ser revalorizada en función das cargas de proxecto orixinais e da súa condición de corrosión actual. A experiencia da industria suxire que menos da metade dos tellados metálicos existentes pasan as comprobacións de capacidade estrutural necesarias para as reformas fotovoltaicas. Cando falla unha estrutura, pode ser necesario un reforzo, incluíndo aumentar a capacidade dos membros, engadir soportes ou substituír correas. Estas medidas poden representar entre un 15% e un 25% do orzamento de modernización.
A integración das cargas muertas fotovoltaicas e as cargas vivas de mantemento na fase de deseño estrutural pode reducir o consumo total de aceiro nun 8 %-12 % en comparación cun deseño que require reforzo posterior. Este aforro estimado resulta dos efectos combinados dos detalles de conexión compartida, a optimización de seccións e o deseño integrado do tellado. Exclúe as diferenzas no custo dos propios módulos fotovoltaicos.
Contacto: info@xzbesta.com
