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El grado de optimización actual de los seguidores solares requiere de una ingeniería de diseño avanzada

13.03.20

Por Eduardo Gª Márquez, MSc Sales Engineer, Ingeciber.

Con el paso del tiempo, las energías renovables se están haciendo cada vez más eficientes y competitivas. La alta capacidad de modernización, el aumento de know-how de los fabricantes y la alta competencia del sector están logrando una nueva generación de seguidores solares más eficientes y asequibles.

De este modo, se está logrando fabricar seguidores más competentes a un precio mucho menor que hace una década, logrando unos costes de producción eléctrica fotovoltaica tan competitivos que están alzando la energía solar a un lugar preferente dentro de la producción mundial.

Detrás de todo este aumento de la eficiencia hay una alta especialización y un desarrollo de ingeniería muy avanzada que, a través de nuevas herramientas informáticas y especialización de los ingenieros, logran aumentar, año tras año, la competitividad de esta energía renovable.

Se ha demostrado que hoy en día el viento es el mayor problema en las plantas solares, ya que ha arrasado numerosas instalaciones. Los análisis CFD de viento se hacen imprescindibles, no solo para dar cumplimiento a la normativa sino también para simular la realidad que van a sufrir esas instalaciones solares. La mayoría de los análisis CFD se ciñen a estudiar los efectos dinámicos del viento (torbellinos, galope, bataneo) sobre la velocidad de diseño y crítica en diferentes posiciones, generalmente en posición de defensa, sobre las líneas de seguidores.

Adicionalmente, se pueden realizar modelos CFD de cómo obstáculos cortavientos, tales como vallas o paneles, ayudan a disminuir el impacto del viento, e incluso análisis CFD de cómo se comporta realmente el viento en la topografía donde se ubica la planta solar gracias a la integración de los datos mostrados por anemómetros, un modelo geométrico tridimensional del terreno y el análisis CFD, proporcionando a los ingenieros el comportamiento exacto del viento más allá de lo que marque la normativa de cada región.   

La precisión y efectividad en el mundo de la consultoría es posible gracias al manejo de diferentes software que sean adecuados para combinar el análisis dinámico de fluidos y el análisis estructural mediante cálculo por elementos finitos. De este modo, CivilFEM powered by Marc se ha convertido en un software FEM idóneo para el análisis estructural de los seguidores.

Un claro ejemplo de innovación en el mundo de la ingeniería aplicada a los seguidores solares es el trabajo conjunto realizado por los departamentos de ingeniería de la empresa pionera en el sector solar STI Norland y el departamento de consultoría de Ingeciber S.A.

Los primeros aportan una dilatada experiencia en el diseño y fabricación de seguidores, así como las necesidades técnicas que se deben cubrir para lograr una mejora continua de sus productos, mientras que Ingeciber aporta todo su conocimiento en simulación CFD y FEM. Esta asociación ha logrado desarrollar un grado de ingeniería altamente sofisticada generando soluciones innovadoras y de gran relevancia para lograr la consecución del objetivo; fabricar seguidores solares de alta eficiencia, durabilidad y resistencia a los vientos, optimizando costes y rendimiento. En definitiva, el desarrollo de estructuras fotovoltaicas con un alto grado de competitividad que aseguran calidad y resistencia más allá de la normativa reguladora obligatoria del sector solar.

De este modo, los departamentos de Ingeniería de STI Norland e Ingeciber están trabajando conjuntamente, usando el software CivilFEM, para ofrecer una adecuada solución a todo tipo de cálculos. Tales como la modelización avanzada de elementos 3D de las diferentes partes industriales de los paneles solares, generalmente piezas o conexiones de especial interés dentro de la estructura, elementos de unión del eje o abrazaderas. Siempre integrando al análisis de elementos finitos (FEM) las condiciones que añade la interacción real del viento, que logramos mediante estudios CFD específicos para cada plantación solar.

Así se llevan a cabo análisis de tipo modal, estático y transitorio teniendo en cuenta la masa inercial de los paneles, presencia de amortiguadores, etc. obteniendo los valores de las frecuencias naturales de la estructura y los valores de las deformaciones, rotaciones, esfuerzos y del estado tensional de todos los elementos estructurales, como pueda ser el eje central.

Ingeciber S.A. realiza simulaciones para todo tipo de sectores, destacando el sector nuclear, eólico, oil&gas, componentes industriales (ASME, recipientes a presión, válvulas…) y todo tipo de ingeniería civil.