¿Cómo seleccionar sistemas de montaje fotovoltaico solar según los requisitos?

1. Tipos de acero utilizados en sistemas de montaje solar de acero
Dada la estructura simple y el tamaño reducido de los sistemas de montaje fotovoltaico solar, el acero estructural ligero y el acero estructural ordinario de sección pequeña se utilizan predominantemente en la selección de materiales de acero.

Acero estructural ligero: El acero estructural ligero se refiere principalmente a acero redondo, acero angular pequeño y acero de paredes delgadas. El acero angular, cuando se utiliza como miembros de soporte, puede utilizar eficazmente la resistencia del acero y facilitar la instalación general del sistema de montaje. Sin embargo, cuando se utiliza como miembros de flexión o compresión, tiende a producir deformaciones relativamente grandes. Actualmente, la gama de modelos de acero angular disponibles en las normas nacionales es limitada para los sistemas de montaje solar, lo que destaca la necesidad de una mayor variedad de modelos de acero angular pequeño para adaptarse al mercado solar en rápido desarrollo. Para los miembros de la correa, el acero de paredes delgadas se fabrica típicamente a partir de placas de acero delgadas con un espesor de 1,5 a 5 mm, que se forman en varias formas y tamaños de sección transversal mediante doblado en frío o laminado en frío.

En comparación con el acero laminado en caliente, el acero de paredes delgadas puede aumentar el radio de giro en un 50 a 60% para la misma área de sección transversal, mientras que el momento de inercia de la sección y el momento de resistencia pueden aumentar de 0,5 a 3 veces. Esto permite una utilización más eficiente de la resistencia del material. Sin embargo, el procesamiento del acero de paredes delgadas se lleva a cabo principalmente en fábricas, lo que requiere una perforación de alta precisión para alinearse con los orificios para tornillos en la parte posterior de los paneles fotovoltaicos. El procesamiento y la perforación en fábrica son necesarios antes de la galvanización por inmersión en caliente para la prevención de la oxidación. Durante la instalación en el sitio, la pequeña sección transversal del acero dificulta la operación con herramientas, lo que complica el proceso de construcción. Actualmente, la mayoría de los paneles fotovoltaicos domésticos no se pueden instalar directamente con acero de paredes delgadas y requieren estructuras de fijación auxiliares adicionales (como bloques de sujeción).

Acero estructural ordinario: El acero estructural ordinario utiliza comúnmente acero estructural al carbono o acero de baja aleación, que son fáciles de fundir y rentables. Hay varios tipos de secciones transversales, y las que se utilizan comúnmente en fotovoltaica incluyen vigas en I, vigas en H, vigas en L y secciones especiales de diseño personalizado. Los métodos de procesamiento también son diversos. Las secciones de acero soldadas, por ejemplo, implican la selección de placas de acero de diferentes espesores y soldarlas en acero perfilado en fábricas de acuerdo con los requisitos de diseño. Este método permite el uso de placas de acero de diferentes espesores en diferentes partes estructurales en función de los cálculos de fuerza para diferentes secciones del proyecto fotovoltaico. Este enfoque es más razonable en términos de distribución de tensiones en comparación con los productos de formación única laminados en caliente, lo que lo hace más adecuado para la instalación en el sitio y ahorra materiales de acero.

2. Requisitos de rendimiento del acero en los sistemas de montaje solar
El acero utilizado en las estructuras de acero solar debe poseer las siguientes propiedades:

1) Resistencia a la tracción y límite elástico. Un alto límite elástico permite secciones transversales más pequeñas de los miembros de acero, lo que reduce el peso estructural, ahorra acero y reduce el costo general del proyecto. La alta resistencia a la tracción aumenta el margen de seguridad general de la estructura, mejorando su fiabilidad.

2) Plasticidad, tenacidad y resistencia a la fatiga. Una buena plasticidad permite que la estructura sufra una deformación significativa antes de la falla, lo que permite la detección oportuna y las medidas correctivas. Una buena plasticidad también ayuda a ajustar las tensiones máximas locales. Los paneles fotovoltaicos a menudo se instalan utilizando métodos forzados para ajustar los ángulos, y la plasticidad permite la redistribución de la fuerza interna en la estructura, haciendo que las tensiones en áreas previamente concentradas sean más uniformes y mejorando la capacidad de carga general de la estructura. Una buena tenacidad permite que la estructura absorba más energía cuando se somete a cargas de impacto externas, especialmente en plantas de energía en el desierto e instalaciones en tejados donde los efectos del viento son significativos. La tenacidad del acero puede reducir eficazmente los riesgos. Una buena resistencia a la fatiga también permite que la estructura resista las cargas de viento alternas y repetitivas de manera más efectiva.

3) Rendimiento de procesamiento. Un buen rendimiento de procesamiento incluye el trabajo en frío, el trabajo en caliente y la soldabilidad. El acero utilizado en las estructuras de acero fotovoltaico no solo debe ser fácilmente procesado en varias formas de estructuras y componentes, sino también asegurar que estas estructuras y componentes no sufran efectos adversos significativos en la resistencia, la plasticidad, la tenacidad y la resistencia a la fatiga debido al procesamiento.

4) Vida útil. Dado que los sistemas fotovoltaicos solares están diseñados para una vida útil de más de 20 años, una buena resistencia a la corrosión también es un indicador importante de la calidad del sistema de montaje. Si el sistema de montaje tiene una vida útil corta, inevitablemente afectará la estabilidad de toda la estructura, prolongará el período de recuperación de la inversión y reducirá los beneficios económicos generales del proyecto.

5) En las condiciones anteriores, el acero utilizado en las estructuras de acero fotovoltaico también debe ser de fácil acceso, fácil de producir y asequible.

3. Análisis técnico de los nuevos sistemas de montaje de estructuras de acero solar
El uso de acero angular en los sistemas de montaje solar está cada vez más restringido, principalmente debido a la calidad inconsistente del acero y la necesidad de una perforación extensa en el sitio, lo que puede provocar oxidación. Por lo tanto, se requieren nuevos sistemas de montaje para reemplazar los sistemas de acero angular para reducir la corrosión y extender la vida útil.

Nuevas formas estructurales principales del sistema de montaje solar:

1) Sistema de montaje de acero de paredes delgadas conformado en frío de forma especial. El acero de paredes delgadas conformado en frío de forma especial es un sistema de estructura de acero ligero prefabricado y ensamblado en seco que permite la producción en masa, el montaje rápido y presenta un bajo consumo de acero, ahorro de tiempo y eficiencia laboral. El sistema de montaje de estructura de acero de acero de paredes delgadas conformado en frío de forma especial implica la conexión de acero de paredes delgadas conformado en frío prefabricado en fábrica en el sitio con pernos para formar el marco estructural, seguido de la instalación de paneles fotovoltaicos para completar la matriz.

2) Sistema de montaje de acero integral prefabricado en fábrica. Este sistema implica estructuras de acero prefabricadas en fábrica con correas, que solo requieren montaje y fijación en el sitio, seguido de la instalación de paneles fotovoltaicos para formar toda la matriz. Ofrece una rápida velocidad de construcción y es adecuado para plantas de energía a gran escala. Los requisitos de instalación para este sistema de montaje de estructura de acero son extremadamente altos, y generalmente involucran el acero de la más alta calidad, excelentes procesos de tratamiento de superficies y una comunicación previa exhaustiva con los fabricantes de componentes fotovoltaicos para lograr una compatibilidad de montaje perfecta.

3) Sistema de montaje fotovoltaico de muro cortina tipo marco viga-columna. Los muros cortina fotovoltaicos son adecuados para sistemas de montaje de estructura de acero tipo marco viga-columna. Esta estructura es ligera y fiable. Sin embargo, debido a su pequeña rigidez lateral, se requiere un arriostramiento lateral para formar una estructura de marco arriostrado cuando la estructura es alta o tiene grandes alturas de piso. En el diseño de muros cortina fotovoltaicos de gran altura, se utilizan comúnmente estructuras mixtas que combinan acero y piezas empotradas fundidas in situ para mejorar la resistencia estructural general al desplazamiento lateral, reducir el consumo de acero y reducir el costo total.

4. Instalación de componentes para nuevos sistemas de montaje solar de paredes delgadas conformadas en frío:

1) Conexión de miembros de la estructura de acero: El nuevo sistema de montaje solar de paredes delgadas conformado en frío se ensambla a partir de conectores híbridos de acero-plástico prefabricados en fábrica. Estos conectores vienen en varios modelos para adaptarse a diferentes condiciones de instalación. La selección correcta de las formas y métodos de conexión para los componentes híbridos es un aspecto crucial del diseño estructural general.

2) Conexión del sistema de montaje a la cimentación: El nuevo sistema de montaje solar de paredes delgadas conformado en frío es ligero y presenta múltiples orificios de instalación. Generalmente se utilizan cimientos independientes, con vigas de amarre de hormigón armado añadidas cuando es necesario. Para áreas con malas condiciones geológicas, se pueden utilizar cimientos de zapatas corridas o cimientos en forma de cruz, mientras que los cimientos de losa se evitan en la medida de lo posible. Todas las bases de las columnas superiores adoptan conexiones articuladas, mientras que las piezas empotradas pueden utilizar bases de columnas insertadas o pernos pre-empotrados envueltos con hormigón impermeable. Ambos tipos de bases de columna son fáciles de procesar, fáciles de construir y ofrecen un buen rendimiento de conexión.

3) Conexión de correas del sistema de montaje: Hay tres tipos de nodos de conexión: rígidos, articulados y semirrígidos. Ya existen métodos de fabricación modular para estos tipos de conexión. Las conexiones articuladas son simples en la construcción y las más fáciles de fabricar e instalar. Sin embargo, en áreas con fuertes vientos, se requiere un arriostramiento horizontal o un arriostramiento diagonal para ayudar a la pared a soportar las cargas horizontales y proporcionar rigidez adicional. Cuando no se instala el arriostramiento, los nodos de conexión entre vigas y columnas deben hacerse rígidos. Las conexiones semirrígidas son más fáciles de construir que las conexiones rígidas y ofrecen un mejor rendimiento que las conexiones articuladas. Sin embargo, debido a la dificultad para controlar su distribución de fuerza, la aplicación práctica requiere experiencia, y rara vez se utilizan en la actualidad. Las conexiones en el sitio suelen implicar conexiones articuladas atornilladas seguidas de soldadura en ambos extremos.