Coeficiente de fricción estática con los sistemas de montaje AeroFix y AeroFlat

Para las cubiertas planas, los sistemas de montaje aerodinámicos resultan ser muy útiles, especialmente para los tejados bituminosos, verdes, de lámina o de grava. La gran ventaja de estos sistemas consiste en el montaje sencillo en comparación con otros sistemas, ya que normalmente no se requiere penetración del tejado. Además, se logran mejores valores de carga debido a la aerodinámica. En cambio, solo se aplica un contrapeso dependiendo de los requisitos de cada proyecto. En este contexto el así llamado coeficiente de fricción estática entre la subestructura y la cubierta es un factor importante para todos los sistemas aerodinámicos en el mercado como nuestros sistemas  IBC AeroFix e IBC AeroFlat, ya que este parámetro influye considerablemente en la aplicación del contrapeso. A continuación se explicará más a fondo cómo se determina exactamente este coeficiente y qué debe considerarse al respecto.

Para el cálculo correcto del contrapeso que se requiere para el sistema de montaje, el sistema fotovoltaico debe planificarse debidamente. Los factores importantes para la planificación son las dimensiones del edificio, la inclinación del tejado, el tipo de cubierta y la categoría del terreno. Además, cuanto más bajo sea el contrapeso, mejor. Para mantener el contrapeso lo más bajo posible, nuestros sistemas de montaje  IBC AeroFix e IBC AeroFlat fueron, antes de su lanzamiento al mercado, sometidos a pruebas exhaustivas en el túnel de viento de la capa límite.
Para la estabilidad general de los sistemas de montaje el peso total del sistema fotovoltaico debe calcularse para cada proyecto individualmente contra el posible desplazamiento y contra la elevación. De estos dos casos se seleccionará luego el contrapeso más alto. Puesto que al menos dos hileras están conectadas entre sí por un riel estable de fondo, se puede ignorar la prueba contra vuelcos. Otro factor que influye bastante en el contrapeso es el coeficiente de fricción estática.

Imagen 1: El tejado tiene un coeficiente de fricción estática de 0,45 µ. El contrapeso total es de 2570 kg y el contrapeso más alto para un módulo fotovoltaico se indica con 67 kg.

Debido a la gran cantidad de fabricantes de membranas para tejados y dependiendo de la edad del tejado puede variar el coeficiente de fricción estática. Para una primera planificación muy aproximada solo se puede suponer un valor teórico. Cuando la planificación esté más elaborada, se debe medir la fricción estática en el tejado. Esto ya se puede hacer al dimensionar el tejado para una planificación detallada. De esta manera, el instalador y el operador del sistema se aseguran de que tengan el cálculo correcto de contrapeso para el proyecto desde el principio. En fin, no hay procedimiento más exacto que medir el coeficiente de fricción estática directamente en la cubierta donde se instalará posteriormente el sistema fotovoltaico. A tal efecto, IBC SOLAR tiene un  equipo de medición de fricción estática con un informe correspondiente en su gama de productos. El informe de fricción estática hace de todos modos parte de la documentación del sistema y debe guardarse adecuadamente.

La relación contrapeso - coeficiente de fricción estática

Los ensayos para determinar el coeficiente de fricción estática son de fácil realización. Se llevarán a cabo cinco pruebas en condiciones secas y en condiciones húmedas del sistema, de manera uniforme y distribuida por toda el área del tejado. Las áreas de tejado con aspecto visual diferente deben examinarse por separado y las pruebas deben repetirse en su lugar. Se coloca la muestra de prueba con la esterilla protectora correcta en la cubierta. Para los tejados bituminosos se utilizará la esterilla protectora regular. En cambio, para los tejados de lámina se aplicará la esterilla protectora laminada de aluminio. La capa de aluminio evita la migración de plastificantes entre la lámina del tejado y la esterilla protectora. De tal manera se puede impedir que se formen fisuras debido a la fragilización de la película. Luego, se aplicará la fuerza mediante el resorte de tracción de manera céntrica y paralela a la muestra de prueba de 10 kg y se la medirá con la balanza de muelle. La fuerza debe aplicarse de manera uniforme y la medición debería realizarse en la dirección del alero. Para determinar el coeficiente de fricción es decisiva la fuerza máxima que ocurre antes de que la muestra de prueba se mueva. De todas las mediciones (tanto las húmedas como las secas) debe usarse luego el coeficiente de fricción estática peor o más bajo para el cálculo posterior del contrapeso. No se permite aplicar un promedio de todos los resultados de medición a raíz del posible riesgo de deslizamiento del sistema con la fricción estática más baja.

Al medir una fuerza de 60 N con la balanza de muelle como descrito anteriormente, se obtendrá un coeficiente de fricción estática de 0,6 µ.

Imagen 2: El tejado tiene un coeficiente de fricción estática de 0,6 µ. El contrapeso total es de 1500 kg y el contrapeso más alto para un módulo fotovoltaico es de 52 kg.

El ejemplo muestra la dependencia del contrapeso y de la fricción estática. Si uno de estos factores cambia, también tiene un efecto inmediato en el otro, mientras todos los demás parámetros como la ubicación, los del edificio y la distribución de los módulos fotovoltaicos no cambian.

Información para el cálculo
•   Ubicación de Bad Staffelstein
•   Categoría de terreno III
•   Dimensiones del edificio:
    Longitud: 23 m, Ancho: 15 m, Altura: 7,6 m, inclinación del tejado: 6°
•    Coeficiente de fricción estática
      •   Imagen 1: 0.45 µ
      •   Imagen 2: 0.6 µ

Conclusión
Solo por el mejor coeficiente de fricción estática en la imagen 2 ya se puede ahorrar más de una tonelada de contrapeso. Sin embargo, el ahorro real no solo consiste en el precio reducido del contrapeso, sino también en la logística y el tiempo de trabajo que se requiere para el montaje y la distribución del contrapeso en el tejado. Además, debido a la reserva de carga del tejado puede ser que no sea posible instalar un sistema fotovoltaico.

Muchas veces se ignora el coeficiente de fricción por no conocer los cálculos correspondientes o por no saber cómo medirlo. Otra razón es a menudo la falta de tiempo. Como explicado anteriormente, la determinación exacta requiere las mediciones correspondientes en el tejado. Lamentablemente, esto es imprescindible. Por lo tanto, también se debe planificar una inspección personal del edificio, no importa qué tan lejos esté. La diferencia del contrapeso muestra que su medición es razonable e importante. Y no es el único motivo por el que vale la pena tal esfuerzo adicional de antemano: en caso de una queja, resultarán muchos problemas sin haber realizado una medición y es muy probable que finalmente uno tendrá que asumir el costo del daño.

Autor: Johannes Cayé (Gerente de Producto)