o colocación de solares de techo: y mantenimiento...abrazadera de costura externa: una abrazadera...

10
Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVIRA5/ Abril 2018 Página 1 de 10 Fijación o Colocación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento Propósito y Audiencia El objetivo de esta Guía de Recuperación es el de recomendar prácticas para el diseño, la instalación y el mantenimiento de paneles solares de techo, también conocidos como paneles fotovoltaicos (PV, por sus siglas en inglés), para aumentar la resistencia al viento de los paneles en las Islas Vírgenes de EE. UU. Esta guía fue informada por las lecciones aprendidas después de los huracanes Irma y María en el 2017 y está dirigida principalmente a arquitectos, ingenieros y contratistas. Sin embargo, proporciona información útil para los propietarios de edificios y viviendas. Esta guía también es útil para los fabricantes de paneles fotovoltaicos y dispositivos de conexión. Temas Clave: 1. Instalaciones en la etapa de planificación: Los diseñadores deben calcular las cargas de viento en la matriz PV, especificar ensamblajes que tengan suficiente resistencia para aguantar las cargas especificadas, y especificar/detallar la unión de los ensamblajes. 2. Puesta en servicio: Durante la construcción, los contratistas deben implementar procedimientos de control y garantía de calidad para asegurarse que se cumpla con la intención del diseño. 3. Sistemas fotovoltaicos existentes: Se recomienda que el propietario del edificio contrate a un arquitecto o ingeniero calificado para realizar una evaluación de vulnerabilidad al viento. Si se identifican vulnerabilidades significativas, se recomienda un plan de acción correctivo para mitigar dichas vulnerabilidades. 4. Mantenimiento: Se recomienda que el propietario del edificio tenga personal de mantenimiento o un contratista que verifique anualmente la tirantez de las conexiones atornilladas del conjunto fotovoltaico con una llave de torsión. Se recomienda que se verifique el 100% de las abrazaderas del panel y que se hagan inspecciones al azar de los pernos que conectan los rieles a ángulos de unión (“clip angles”) o postes. 5. Preparativos previos a la llegada del huracán: se recomienda que el propietario del edificio tenga personal de mantenimiento o un contratista que realice lo siguiente: Retire escombros de los desagües del techo, los imbornales y las canaletas. Retire objetos sueltos tales como cubos, madera y paneles/hojas de metal del techo y áreas circundantes. Si hay tiempo suficiente, verifique la estanqueidad (tirantez) de las conexiones atornilladas del arreglo fotovoltaico con una llave de torsión. 6. Después de una fuerte tormenta de viento: Se recomienda que el propietario del edificio tenga personal de mantenimiento o un contratista que realice lo siguiente: Verifique que la matriz PV no esté dañada. Retire, reemplace o asegure temporalmente los paneles sueltos. Verifique que la cubierta del techo no esté dañada por paneles fotovoltaicos transportados por el viento u otros escombros. Verifique la estanqueidad de las conexiones atornilladas de la matriz fotovoltaica, siguiendo las direcciones provistas en el Tema 4 de la lista de Temas Clave (esta tarea podría ser programada a ocurrir unos meses después de la tormenta). HURACANES IRMA Y MARIA EN LAS ISLAS VIRGENES DE EE. UU. Guía de Recuperación 5, Abril 2018

Upload: others

Post on 09-Mar-2020

6 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 1 de 10

FijaciónoColocacióndePanelesSolaresdeTecho:Diseño,InstalaciónyMantenimiento 

Propósito y Audiencia  El objetivo de esta Guía de Recuperación es el de recomendar prácticas para el diseño, la instalación y el mantenimiento de paneles solares de techo, también conocidos como paneles fotovoltaicos (PV, por sus siglas en inglés), para aumentar la resistencia al viento de los paneles en las Islas Vírgenes de EE. UU. Esta guía fue informada por las lecciones aprendidas después de los huracanes Irma y María en el 2017 y está dirigida principalmente a arquitectos, ingenieros y contratistas. Sin embargo, proporciona información útil para los propietarios de edificios y viviendas. Esta guía también es útil para los fabricantes de paneles fotovoltaicos y dispositivos de conexión. 

Temas Clave: 

1. Instalaciones en la etapa de planificación: Los diseñadores deben calcular las cargas de viento en la matriz PV, especificar ensamblajes que tengan suficiente resistencia para aguantar las cargas especificadas, y especificar/detallar la unión de los ensamblajes.   

2. Puesta en servicio: Durante la construcción, los contratistas deben implementar procedimientos de control y garantía de calidad para asegurarse que se cumpla con la intención del diseño.  

3. Sistemas fotovoltaicos existentes: Se recomienda que el propietario del edificio contrate a un arquitecto o ingeniero calificado para realizar una evaluación de vulnerabilidad al viento. Si se identifican vulnerabilidades significativas, se recomienda un plan de acción correctivo para mitigar dichas vulnerabilidades.  

4. Mantenimiento: Se recomienda que el propietario del edificio tenga personal de mantenimiento o un contratista que verifique anualmente la tirantez de las conexiones atornilladas del conjunto fotovoltaico con una llave de torsión. Se recomienda que se verifique el 100% de las abrazaderas del panel y que se hagan inspecciones al azar de los pernos que conectan los rieles a ángulos de unión (“clip angles”) o postes. 

5. Preparativos previos a la llegada del huracán: se recomienda que el propietario del edificio tenga personal de mantenimiento o un contratista que realice lo siguiente:   

Retire escombros de los desagües del techo, los imbornales y las canaletas.   

Retire objetos sueltos tales como cubos, madera y paneles/hojas de metal del techo y áreas circundantes.  

Si hay tiempo suficiente, verifique la estanqueidad (tirantez) de las conexiones atornilladas del arreglo fotovoltaico con una llave de torsión.  

6. Después de una fuerte tormenta de viento: Se recomienda que el propietario del edificio tenga personal de mantenimiento o un contratista que realice lo siguiente: 

Verifique que la matriz PV no esté dañada. 

Retire, reemplace o asegure temporalmente los paneles sueltos. 

Verifique que la cubierta del techo no esté dañada por paneles fotovoltaicos transportados por el viento u otros escombros. 

Verifique la estanqueidad de las conexiones atornilladas de la matriz fotovoltaica, siguiendo las direcciones provistas en el Tema 4 de la lista de Temas Clave (esta tarea podría ser programada a ocurrir unos meses después de la tormenta). 

HURACANESIRMAYMARIAENLASISLASVIRGENESDEEE.UU.GuíadeRecuperación5,Abril2018

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 2 de 10

Esta Guía de Recuperación Aborda los Sistemas Fotovoltaicos en los Techos y Como se Relacionan con lo Siguiente: 

Instalaciones en etapa de planificación e instalaciones existentes (incluidas las reparaciones posteriores al evento) incluyendo las residenciales, edificios comerciales, edificios industriales e instalaciones críticas. 

Guía de diseño y construcción para mejorar la resistencia al viento de los paneles solares que están unidos mecánicamente a la estructura de soporte del techo y / o la cubierta del techo1. 

Mantenimiento y preparativos antes de que el huracán toque tierra.  

Note que este aviso de recuperación no cubre seguridad eléctrica, el rendimiento eléctrico, ni el rendimiento de los paneles en caso de incendio.   

Guía de Mitigación y Diseño de Construcción  

Esta sección proporciona una descripción general de códigos, estándares y pautas que se refieren a la unión de matrices PV. También proporciona ejemplos de varios niveles de matriz PV, modos de funcionamiento y fallas observados después de los huracanes del 2017 y proporciona orientación de mitigación de diseño y construcción. 

Códigos, Normas y Materiales de Dirección 

American Society of Civil Engineers Minimum Design Loads and Associated Criteria for Buildings and Other Structures (ASCE 7‐16, 2017): La edición del 2016 de ASCE 7 agregó criterios de vientos para los sistemas de paneles solares en techos (Capítulo 29). Los criterios se dan para techos que tienen ángulos de pendiente ≤7⁰. También se dan criterios para los techos con otras pendientes, provisto que los paneles sean paralelos a la pendiente del techo (con una tolerancia de 2⁰). 

Structural Engineers Association of California Wind Design for Solar Arrays (SEAOC PV2‐17, 2017): La edición del 2012 de SEAOC PV2 formó la base para las nuevas disposiciones PV en ASCE 7‐16. La edición del 2017 de PV2 hace referencia a las disposiciones ASCE 7‐16, incorpora el conocimiento de la investigación desde el año 2012, y proporciona antecedentes y recomendaciones más allá de los de la ASCE 7‐16. El SEAOC PV2‐17 también proporciona ejemplos de problemas e ilustra aspectos específicos de los métodos de cálculo. El SEAOC PV2‐17 incluye provisiones que no están en ASCE 7‐16; estos están destinados a aclarar o proporcionar extensiones a los requisitos de ASCE‐16. Seguir estas 

1  Los paneles solares lastrados, los módulos fotovoltaicos flexibles (fotovoltaicos integrados en edificios [BIPV]) instalados directamente en la superficie del techo y 

las tejas PV no fueron observados por el Equipo de Evaluación de Mitigación de FEMA; por lo tanto, no están incluidos en esta guía de recuperación. 

 

Reparación de sistemas fotovoltaicos en techos dañados por el viento en instalaciones públicas usando el Programa de Asistencia Pública (PA) de FEMA 

De acuerdo con el Programa de Asistencia Pública de FEMA y la Guía de políticas (FEMA PAPPG, 2018), la otorgación de fondos adicionales puede estar disponible en reparaciones elegibles para proporcionar mitigación de riesgos contra eventos futuros. Para obtener más información, consulte el PAPPG, Apéndice J, Sección III, B. Equipo montado en el techo: "Asegúrelo al techo mediante una trayectoria de carga continua, utilizando amarres, correas u otros sistemas de anclaje que resistirán las fuerzas de viento esperadas". 

TerminologíaAbrazadera de costura externa: Una abrazadera usada para unir elementos a la costura (costilla) de un techo de metal de costura permanente (Figura 12). Abrazadera del panel: Una abrazadera que se utiliza para unir paneles solares a un riel, un bastidor o una abrazadera de costura externa (Figura 13). Poste (soporte): Un dispositivo utilizado para sujetar rieles o bastidores a la estructura de soporte del techo y / o la plataforma del techo. (Figura 10). Grupo de Paneles Solares: Cualquier cantidad de paneles solares agrupados en el techo de forma conjunta (Figuras 1‐5). Panel Solar: Un dispositivo para recibir radiación solar y convertirla en electricidad o energía térmica. Típicamente, este es un módulo fotovoltaico (PV) o panel solar térmico. Los paneles comúnmente se montan en rieles o bastidores que se unen al techo o se lastran (Figura 7). Perno en T (“t‐bolt”): Perno utilizado para unir las abrazaderas del panel a los rieles (Figura 8). Deflector de viento: Un componente del panel fotovoltaico o sistema de estantería que está diseñado para desviar el flujo de aire de la parte inferior del panel fotovoltaico. 

Para consideraciones sísmicas, ver el informe de la Asociación de ingenieros Estructurales de California (SEAOC, según sus siglas en inglés), Requisitos sísmicos estructurales y comentarios para matrices solares fotovoltaicas en techos (SEAOC PV1‐2012). 

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 3 de 10

disposiciones más detalladas de PV2‐17 puede reducir la carga de viento en el diseño en partes de una matriz. Si se toman estos procedimientos de reducción de carga, se recomienda que la autoridad con jurisdicción apruebe la reducción.  

International Code Council (ICC, por sus siglas en inglés) International Building Code (ICC IBC) and International Residential Code (ICC IRC): Las ediciones del 2015 del IBC y el IRC requieren que los sistemas de paneles fotovoltaicos en los techos se diseñen para cargas de componentes y revestimientos. Sin embargo, los criterios a los que se hace referencia no son específicos a los sistemas fotovoltaicos. Las disposiciones de PV en las ediciones del 2018 hacen referencia indirectamente a los criterios de carga de viento PV en ASCE 7‐16. 

ICC Evaluation Report AC 428, Acceptance Criteria for Modular Framing Systems Used to Support Photovoltaic (PV) Panels (ICC AC 428, 2012): Este informe requiere que todos los elementos de los sistemas de paneles fotovoltaicos en techos se diseñen para las presiones de componentes y revestimientos según ASCE 7‐ 10. (La edición de 2010 de ASCE 7 no tiene criterios específicos para los sistemas fotovoltaicos.) Para los clips de fricción o conexiones que resisten las cargas a través de un mecanismo de sujeción (“clamping mechanism”), las tuercas deben tener un mecanismo de auto‐bloqueo destinado a evitar que la tuerca se afloje. Los criterios de prueba especiales también se especifican para este tipo de conexión. Se requieren las instrucciones de instalación del fabricante para especificar el uso de una llave dinamométrica (de torsión) calibrada para apretar los sujetadores en las conexiones de fricción. Se especifican criterios de inspección especiales. ICC AC 428 también aborda asuntos sísmicos. 

UL Standard for Flat‐Rate Photovoltaic Modules and Panels (UL 1703 2002): Esta norma aborda principalmente cuestiones distintas al viento. Sin embargo, aborda la resistencia al levantamiento de paneles fotovoltaicos. Se hace referencia a las ediciones del 2015 y el 2018 del IBC. 

UL Standard for Mounting Systems, Mounting Devices, Clamping/Retention Devices, and Ground Lugs for Use with Flat‐Plate Photovoltaic Modules and Panels (UL 2703, 2015): Este estándar aborda principalmente el levantamiento de viento y otros asuntos asociados con los sistemas de montaje de paneles fotovoltaicos. Se hace referencia a las ediciones de 2015 y 2018 del IBC. 

FM Global Approval Standard for Roof‐Mounted Rigid Photovoltaic Module Systems (FM 4478, 2016): Este documento requiere pruebas de laboratorio de levantamiento del sistema fotovoltaico; sin embargo, el método de prueba no evalúa la resistencia de un sistema a la carga dinámica de larga duración (como la inducida por huracanes). El FM 4478 requiere que la instalación esté de acuerdo con la Hoja de Datos para Prevención de Pérdida de Propiedad 1‐15 de FM Global (“FM Global Property Loss Prevention Data Sheet 1‐15”, ver a continuación). El FM 4478 también tiene criterios sísmicos opcionales. Si el edificio está asegurado por FM Global, se requiere que el sistema PV tenga una aprobación de FM. 

FM Global Property Loss Prevention Data Sheet 1‐15 Roof Mounted Solar Photovoltaic Panels (FM 1‐15, 2014): Este documento brinda orientación sobre diseño, instalación y mantenimiento. Incluye una guía para unir los paneles fotovoltaicos a las costuras de los paneles metálicos del techo. Recomienda inspeccionar los conjuntos de paneles solares al menos una vez al año para garantizar que las conexiones mecánicas entre los paneles y los soportes no se hayan aflojado ni corroído. 

National Roofing Contractors Association (NRCA) Guidelines for Rooftop‐Mounted Photovoltaic Systems (NRCA 2015): Este documento proporciona una guía sobre la integración de una matriz PV con un sistema de techo. Se proporciona una discusión sobre la vida útil equivalente, en la que se recomienda que el sistema de techo (nuevo o existente) tenga una vida útil esperada que sea igual o mayor que el sistema fotovoltaico. Esto se recomienda para evitar tener que quitar el sistema PV para reemplazar un sistema de techo que llega al final de su vida útil antes del final de la vida útil del sistema PV. También proporciona orientación sobre mejoras para nuevos sistemas de techo con el fin de que estén “listos para PV”. También se proporciona orientación para el diseño de detalles de tapajuntas (“flashings”) en las penetraciones del sistema PV a través del recubrimiento del techo. El documento también proporciona información sobre un programa de certificación para profesionales de techado, “Certified Solar Roofing Professional”. 

National Electrical Manufacturer Association (NEMA) Standards Publication 250‐2003, Enclosures for Electrical Equipment (1000 Volts Maximum): Esta Publicación de Estándares, así como todas las demás publicaciones de NEMA, están disponibles a través de IHS al 800 854‐7179 o https://www.global.ihs.com.   

 

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 4 de 10

Desempeño de Grupos de Paneles PV ante el Viento 

Las Figuras 1‐5 muestran siete edificios diferentes con paneles solares que se unieron a los rieles con clips de panel. Los rieles se unieron a la estructura de soporte del techo y / o a la plataforma del techo con ángulos de unión (“clip angles”) o postes (soportes). Los tipos de edificios observados incluyen instalaciones residenciales, comerciales y críticas. Las pendientes incluyen inclinaciones empinadas y bajas, con arreglos que van desde unos pocos hasta un gran número de paneles.  

 

 

Escombros Arrastrados Por el Viento

Ni ASCE 7, IBC, IRC, ICC AC 428 ni el FM 4478 tienen requisitos de escombros transportados por el viento para paneles solares. 

En regiones propensas a huracanes, se recomienda que los diseñadores especifiquen paneles solares que tengan una clasificación de daños de "VSH" (granizo muy severo) según FM 4478.  

Tenga en cuenta que el impulso del misil de prueba de granizo es sustancialmente menor que el del misil de prueba D utilizado para evaluar la resistencia de los cristales y las contraventanas a los escombros transportados por el viento. Por lo tanto, los paneles solares que cumplen con las pruebas de VSH pueden dañarse por escombros transportados por el viento que tenga un gran impulso. Sin embargo, los paneles que cumplan con VSH deberían ser más resistentes a desechos de menor cantidad de movimiento que los paneles que no lo hacen. 

Figura 1. Una matriz de dos paneles en una residencia. Los rieles se unieron con clips que se anclaron a través de paneles de techo de metal corrugado y en la estructura del techo y / o cubierta del techo. No se observaron daños a la matriz fotovoltaica.

Figura 2. Una matriz fotovoltaica relativamente grande en un edificio comercial. Varios paneles de techo de metal se volaron del saliente (flechas rojas), pero no hubo daño aparente al conjunto.

Figura 3. Todos los paneles fotovoltaicos en la fila superior (línea roja) se volaron. La mayoría de los paneles en las filas central e inferior también se volaron de esta residencia. Todos los paneles se desprendieron de los rieles.

Figura 4. Tres de las cuatro filas de paneles en esta residencia se volaron; se separaron de los rieles. Los rieles estaban unidos a los postes. Tres de los diez paneles restantes fueron dañados por escombros acarreados por el viento.

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 5 de 10

La Figura 5 es una vista parcial de un campus escolar que tenía matrices fotovoltaicas instaladas en seis techos diferentes (se muestran tres de los techos). Dos de los techos tenían todos los paneles volados. Varios paneles se volaron y varios fueron dañados por escombros transportados por el viento (Figura 5). Todos los paneles que volaron fueron desprendidos de los rieles. En algunos paneles, la película PV se separó del marco del panel (Figura 6). Dos de los techos no tenían daños aparentes, y un techo puede haber perdido uno o dos paneles. Los paneles se obtuvieron de al menos dos fabricantes diferentes. Los sistemas fotovoltaicos fueron instalados en diferentes años y por diferentes contratistas. 

 

 

Rendimiento Variable en el Viento 

Diversos factores pueden influir en el rendimiento en el viento de los sistemas fotovoltaicos, incluido el ángulo de ataque del viento (las matrices pueden ser sensibles a ciertas direcciones del viento), protección de otros edificios o topografía, altura del edificio, exposición, cambios abruptos en la topografía, resistencia al viento proporcionada por los paneles PV y su sistema de soporte, variabilidad en la ejecución de la instalación y degradación de la resistencia debida al envejecimiento (del sistema). 

El SEAOC PV2‐17 afirma que los bordes de las matrices tienden a ser más flexibles y más fáciles de pelar hacia arriba por el viento que las porciones interiores de las matrices. Además, las demandas de presión del viento en los bordes de las matrices tienden a ser más sensibles al movimiento de levantamiento que los paneles en el interior de la matriz. Sin embargo, el Equipo de Evaluación de Mitigación de FEMA observó varias instancias de daños en el panel interior (Figura 6). El daño observado en el panel interior puede haber estado relacionado con la resistencia del viento en lugar de la carga. 

Figura 5. Techo en el que varios paneles adyacentes fueron expulsados (líneas rojas). Ver la Figura 6 para el área dentro del óvalo rojo. No hubo daños aparentes en la matriz de PV en el edificio inferior izquierdo. La matriz en el edificio inferior derecho puede haber perdido un panel o dos.

Figura 6. En estos paneles fotovoltaicos, la película PV se separó del marco del panel (flechas rojas). Algunos paneles se levantaron, pero no volaron (flechas amarillas). Algunos paneles fueron dañados por escombros transportados por el viento (flechas azules).  

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 6 de 10

La Figura 7 muestra un panel que falta en una matriz en el techo de un tribunal. Las abrazaderas del panel fueron diseñadas para unir ambos paneles contiguos. Con este diseño de abrazadera, si un panel se escapa o un marco del panel se daña por escombros transportados por el viento (Figura 9), los paneles restantes pueden desplazarse, lo que los hace más susceptibles a volarse o ser expulsados. Esto ilustra la importancia de verificar las matrices PV para determinar la torsión correcta antes de las tormentas y evaluar el daño después de una fuerte tormenta de viento.   

En las matrices dañadas que fueron investigadas por el Equipo de Mitigación de FEMA, las abrazaderas del panel generalmente se conectaban a rieles de aluminio extruido con pernos en T (“T‐bolts”) de acero inoxidable. Cada T‐bolt tenía una sola tuerca de brida. La parte inferior de la brida estaba serrada (los bordes dentados están destinadas a evitar el aflojamiento). En la mayoría de las abrazaderas que se examinaron, las estrías o dentaduras de la tuerca habían cavado en la abrazadera. En la mayoría de las abrazaderas de panel que fallaron, las tuercas T‐bolt podían girar libremente. T‐bolts de tres fabricantes diferentes fueron examinados. Uno de los arreglos dañados tenía abrazaderas de panel de acero inoxidable. Todas las otras matrices que se investigaron tenían abrazaderas de aluminio extruido. En un gran conjunto en una escuela, al menos una de las vías fue volada; los rieles se unieron con clips que se anclaron a través del techo de metal y en la estructura de soporte del techo. Ninguna de las matrices investigadas tenía deflectores de viento.  

Guía para Diseño 

Como paso inicial en el proceso de diseño, se recomienda que los diseñadores calculen las cargas de viento en los paneles fotovoltaicos de acuerdo con ASCE 7‐ 16 o el código de construcción local, cualquiera que sea el procedimiento que resulte en las cargas más altas. Se recomienda considerar los criterios de diseño en SEAOC PV2‐ 17. Tenga en cuenta que se requiere que la Categoría de Riesgo para PV en el techo no sea inferior a la del edificio donde se encuentra el equipo, ni a ninguna otra instalación a la que el equipo brinde un servicio necesario (ASCE 7‐16, C29.3.1). 

Para las regiones propensas a los huracanes, incluidas las Islas Vírgenes de EE. UU.:  

Se recomienda que se especifiquen rieles fotovoltaicos anclados mecánicamente o “racks”, en lugar de rastreles con barandas, o rieles / “racks” que se adhieren a la superficie del techo con adhesivo. 

Especifique paneles que tengan una clasificación VSH por FM 4478. 

Se recomiendan micro inversores. Estos cuestan más que los inversores centrales o de cadena; sin embargo, tienen varias ventajas. A diferencia de los inversores de cuerda, los micro inversores tienen una mayor probabilidad de permitir que los paneles sin daños de una matriz fotovoltaica continúen produciendo energía eléctrica incluso si un panel es volado o dañado por escombros transportados por el viento. En una matriz que utiliza inversores de cadena, si un panel está dañado, todos los paneles de la cadena estarán desconectados.  

Se recomienda que el sistema de energía fotovoltaica esté configurado de manera tal que pueda proporcionar energía al edificio incluso si la energía municipal no está operativa.   

Figura 7. Vista de un panel faltante y condición de las abrazaderas del panel en el panel restante: un riel y poste (óvalo verde), abrazaderas del panel que ya no están enganchadas con el panel restante (círculos azules), abrazadera que está enganchada (círculo amarillo), la ubicación del T‐bolt y la abrazadera en la Figura 8, que ya no está activada (círculo rojo). 

Figura 8. Perno en T (‘T‐bolt’) con abrazadera desalojada. 

Figura 9. Los escombros transportados por el viento rompieron la película PV y distorsionaron el marco del panel (línea roja). Sin embargo, en este caso, la abrazadera del panel (círculo rojo) todavía está activada en ambos paneles.

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 7 de 10

Para todas las regiones:  Especifique paneles fotovoltaicos que tengan 

suficiente resistencia al levantamiento para cumplir con las cargas de viento calculadas. También especifique el accesorio del panel a los rieles / racks, especifique la unión de rieles / racks a clips o postes, y diseñe el accesorio del clip o poste a la estructura de soporte del techo y / o a la plataforma del techo. Si el accesorio está en la plataforma del techo, verifique que la plataforma tenga una fijación adecuada para resistir la carga de elevación adicional impartida por los clips o postes. 

Especifique paneles fotovoltaicos y sistemas de riel / rack que tengan la certificación UL 1703 y UL 2703 (según corresponda) y un informe de evaluación ICCAC 428. Si el edificio está asegurado por FM Global, especifique que el sistema PV tenga la aprobación FM 4478. 

Especifique la doble tuerca de los pernos de sujeción del panel. Para la primera tuerca, especifique tuercas que estén equipadas con T‐bolts. Para la segunda tuerca, especifique una contratuerca de acero inoxidable con una inserción de nylon.  

Especifique que todas las conexiones atornilladas se hagan con una llave dinamométrica (de torsión) calibrada y apretada según lo especificado por el fabricante del sistema fotovoltaico. 

Especifique que los paneles fotovoltaicos no estén instalados sobre los desagües del techo (Figura 10) y que se provean pasarelas a cada desagüe para que los desagües puedan revisarse fácilmente para escombros. 

Especifique una pasarela entre las filas de paneles fotovoltaicos para que las conexiones atornilladas puedan verificarse anualmente (Figura 11). Cuando los paneles se empalman como se muestra en la Figura 6, es extremadamente problemático verificar las conexiones.  

Para consideraciones sísmicas, vea el SEAOC PV1. 

Se recomienda la participación de un asesor de techo calificado y / o un contratista de techado profesional en el diseño y construcción del sistema fotovoltaico. La participación en el diseño incluye proporcionar un sistema de techo y recomendaciones de tapajuntas para una construcción nueva y evaluar la condición de un ensamblaje de techo existente y la idoneidad de instalar una matriz fotovoltaica sobre él. La participación en la construcción incluye que un contratista de techado profesional realice una prueba de penetración a través del techo y brinde orientación para proteger el sistema de techo durante la instalación del sistema fotovoltaico. 

   

Figura 11. Esta matriz tenía filas entre los paneles, lo que facilita verificar cuan ajustadas están las abrazaderas del panel (círculos amarillos) y el reemplazo de los paneles que fueron dañados por los escombros (flecha roja) o que explotaron. Sin embargo, las filas eran tan estrechas que hubiera sido muy difícil verificar la tensión de los pernos de los rieles / postes.

Figura 10. Los paneles fotovoltaicos extendidos sobre este drenaje del techo (óvalo amarillo) dificultan la comprobación de obstrucción y eliminación de escombros. La flecha roja indica un poste de soporte ferroviario.  

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 8 de 10

Los paneles fotovoltaicos se pueden unir a las costillas metálicas de la costura permanente del techo con las abrazaderas del panel, unidas a las abrazaderas de costura externas (Figura 12), o los paneles se pueden unir a los rieles que están unidos a las costillas. El uso de rieles puede provocar el sobresfuerzo de los clips ocultos que sujetan los paneles metálicos. En consecuencia, en lugar de los rieles, se recomienda usar abrazaderas de costura externas para unir los paneles fotovoltaicos a las costillas de costura de pie. Las abrazaderas de costura externas deben ubicarse de manera que no interfieran con la expansión y contracción térmica entre los paneles metálicos y los clips ocultos.  

Si se va a unir una matriz a un techo de metal de costura permanente que aún no se ha instalado, se deben considerar las cargas en los paneles fotovoltaicos y del techo, y la trayectoria de carga desde los paneles fotovoltaicos a los clips ocultos. Antes de unir un conjunto a un techo de metal de costura permanente existente, el diseñador debe considerar si los clips ocultos pueden verse sometidos a un sobreesfuerzo debido a la carga adicional de levantamiento del viento impartida por los paneles fotovoltaicos. 

Guía de Construcción 

Implementar procedimientos de control de calidad y garantía de calidad para asegurar que se cumpla con la intención del diseño. 

Use una llave dinamométrica (de torsión) calibrada para todas las conexiones atornilladas, y aplique la torsión especificada por el fabricante del sistema fotovoltaico. 

Implementar procedimientos durante la aplicación del sistema PV que no dañe el sistema de techo. 

Tenga tapajuntas en las penetraciones del sistema fotovoltaico a través del techo cubierto por un contratista profesional de techado. 

Guía Post‐Construcción 

Verifique anualmente el ajuste de las conexiones atornilladas de la matriz PV. Consulte el Tema Clave 4 para conocer los criterios específicos. 

Preparativos previos a la llegada del huracán: Vea el Tema Clave 5. 

Después de un evento de viento severo: Vea el Tema Clave 6 y la Figura 13. 

 

 

Figura 12. Estos paneles fotovoltaicos se unieron directamente a las costillas de costura de pie con abrazaderas de panel que se unieron a abrazaderas de costura externa (flecha amarilla). Tenga en cuenta que varios paneles en primer plano fueron dañados por escombros 

Figura 13. Vista de un clip del panel PV después de los huracanes de 2017. Aunque no hubo un aflojamiento aparente de la tuerca, el perno podía oscilar con la presión de los dedos. Una tuerca suelta como esta es susceptible a aflojamiento adicional y pérdida de la capacidad de la abrazadera para mantener los paneles en su lugar.  

Infiltración de Agua 

Para evitar la entrada de lluvia impulsada por el viento en el edificio a través de conductos, se recomienda que se especifiquen e instalen cajas de extracción eléctricas y conductos asociados con los paneles solares para evitar fugas de agua. 

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 9 de 10

Fuentes y Referencias: 

Referencias  

American Society of Civil Engineers. 2017. Minimum design loads and associated criteria for buildings and other structures. ASCE/SEI 7‐16. https://www.asce.org/structural‐engineering/asce‐7‐and‐sei‐standards/ 

ASTM International. 2013. Standard Practice for Installation of Roof Mounted Photovoltaic Arrays on Steep‐Slope Roofs. ASTM E 2766. https://www.astm.org/Standards/E2766.htm 

FEMA. 2018. Public Assistance Program and Policy Guide. FEMA PAPPG. Washington, DC. https://www.fema.gov/media‐library/assets/documents/111781 

FM Global. 2014. Roof Mounted Solar Photovoltaic Panels: Property Loss Prevention Data Sheet 1‐15. FM 1‐15. https://www.fmglobal.com/research‐and‐resources/fm‐global‐data‐sheets 

FM Global. 2016. Approval Standard for Roof‐Mounted Rigid Photovoltaic Module Systems: Approval Standard 4478.  http://www.fmapprovals.com/products‐we‐certify/understanding‐the‐benefits/fm‐approved‐photovoltaic‐modules 

International Code Council (ICC). 2012. Acceptance Criteria for Modular Framing Systems Used to Support Photovoltaic (PV) Modules. ICC AC 428. http://www.icc‐es.org/Criteria_Development/1210‐alt/AC428_final_resolution.pdf 

International Code Council (ICC). 2018. 2018 IBC: International Building Code. ICC IBC. https://codes.iccsafe.org/public/document/IBC2018 

International Code Council (ICC). 2018. 2018 IBC: International Residential Code. ICC IRC. https://codes.iccsafe.org/public/document/IRC2018. 

National Roofing Contractors Association. 2015. NRCA Guidelines for Rooftop‐Mounted Photovoltaic Systems. http://www.nrca.net/store/detail/guidelines‐for‐roof‐mounted‐photovoltaic‐system‐installations‐electronic‐file/914 

Structural Engineers Association of California. 2012. Structural Seismic Requirements and Commentary for Rooftop Solar Photovoltaic Arrays. SEAOC PV1‐2012. https://seaoc.site‐ym.com/store/ViewProduct.aspx?id=9173838 

Structural Engineers Association of California. 2017. Wind Design for Solar Arrays. SEAOC PV2‐2017. https://seaoc.site‐ym.com/store/ViewProduct.aspx?id=10228815 

UL. 2002. Standard for Flat‐Plate Photovoltaic Modules and Panels, Edition 3. UL 1703. https://standardscatalog.ul.com/standards/en/standard_1703_3 

UL. 2015. Standard for Mounting Systems, Mounting Devises, Clamping/Retention Devices, and Ground Lugs for use with Flat‐Plate Photovoltaic Modules and Panels, Edition 1. UL 2703. https://standardscatalog.ul.com/standards/en/standard_2703_1 

Recursos  

FEMA. 2018. FEMA U.S. Virgin Islands. Facebook page. https://www.facebook.com/FEMAUSVirginIslands 

Nota: Esta página fue compuesta específicamente para el proceso de recuperación luego de los Huracanes Irma y María y se actualiza regularmente con información útil.   

Fijación de Paneles Solares de Techo: Diseño, Instalación y Mantenimiento USVI‐RA5/ Abril 2018 Página 10 de 10

  

Para obtener más información, consulte el sitio de internet “Preguntas Frecuentes de Ciencias de la Construcción de FEMA en https://www.fema.gov/frequently‐asked‐questions‐building‐science.   

Si tiene más preguntas sobre las Publicaciones de las Ciencias de la 

Construcción de FEMA, comuníquese con la línea de ayuda FEMA‐[email protected] o 866‐927‐2104.  

También puede subscribirse a la lista de correo electrónico de las Ciencias de la Construcción de FEMA, que se actualiza con nuevas publicaciones y actividades de las Ciencias de la Construcción de FEMA. Suscríbase en https://public.govdelivery.com/accounts/USDHSFEMA/subscriber/new.   

Visite la Rama de Ciencias de la Construcción de la División de Manejo de Riesgos en la Administración de Mitigación y Seguro 

Federal de FEMA en https://www.fema.gov/building‐science.  

Para ordenar publicaciones, comuníquese con el Centro de Distribución de FEMA:  

Llame al: 1‐800‐480‐2520 (Lunes a viernes, de 8 a.m. a 5 p.m., hora del este) Fax: 240‐699‐0525 Correo electrónico: FEMA‐publicationbs‐[email protected]  

 

Puede encontrar documentos adicionales de FEMA en la Biblioteca de FEMA en https://www.fema.gov/library.   

Puede escanear este código QR para visitar la página web de Ciencias de la Construcción FEMA.