Carga de viento en estructuras solares: cómo calcularla según normativa y garantizar un diseño seguro

13 Feb Carga de viento en estructuras solares: cómo calcularla según normativa y garantizar un diseño seguro

La carga de viento en estructuras solares es uno de los factores más críticos en el diseño de instalaciones fotovoltaicas, tanto en cubiertas como en suelo. Un cálculo incorrecto puede provocar deformaciones, fallos estructurales, pérdidas de producción e incluso el colapso del sistema.

En este artículo te explicamos cómo calcular la carga de viento en estructuras solares según normativa vigente y qué aspectos debes tener en cuenta para garantizar un diseño seguro, eficiente y duradero.

¿Qué es la carga de viento en estructuras solares?

La carga de viento es la fuerza ejercida por el viento sobre una estructura. En sistemas fotovoltaicos, esta acción genera:

• Presiones y succiones sobre los módulos
• Esfuerzos de tracción y compresión en la estructura
• Momento flector en pilares y perfiles
• Esfuerzos en anclajes y cimentaciones

Debido a que los paneles solares actúan como superficies expuestas, pueden comportarse como “velas”, especialmente en instalaciones inclinadas o elevadas.

Normativa aplicable para el cálculo de carga de viento

En España y Europa, el cálculo debe realizarse conforme a:

• Código Técnico de la Edificación (CTE)
• Eurocódigo 1 (EN 1991-1-4: Acciones del viento)

El CTE remite al Eurocódigo para el cálculo detallado, teniendo en cuenta:

• Zona eólica
• Altura sobre el terreno
• Categoría del terreno (urbano, rural, costero…)
• Coeficientes de presión externa e interna
• Forma e inclinación de la estructura

Factores que influyen en la carga de viento

• Zona geográfica: España se divide en diferentes zonas de viento. La velocidad básica del viento depende de la ubicación y afecta directamente a la presión de cálculo.
• Altura de la instalación: A mayor altura, mayor velocidad del viento y, por tanto, mayor presión.
• Tipo de terreno: El entorno modifica la velocidad del viento:
  • Terreno abierto → mayor exposición
  • Entorno urbano → mayor rugosidad, menor velocidad
• Inclinación y geometría del sistema: Las estructuras tienen comportamientos aerodinámicos diferentes:
  • Coplanares
  • Inclinadas
  • Con elevación sobre cubierta
  • De seguimiento solar

Fórmula básica para el cálculo de presión de viento

Según el Eurocódigo 1, la presión dinámica básica se calcula como:

Donde:

• ρ = densidad del aire
• v = velocidad del viento

Posteriormente se aplican coeficientes de exposición, presión y seguridad.

En estructuras solares, además, se deben considerar:

• Efecto de borde en cubiertas
• Zonas de esquina con mayor succión
• Efecto de canalización en cubiertas planas
• Posibles turbulencias

Diferencias entre cubierta y suelo

Estructuras solares en cubierta

• • Mayor riesgo de succión
  • Influencia directa de la altura del edificio
  • Necesidad de cálculo específico en zonas perimetrales
  • Especial atención en sistemas lastrados

Estructuras solares en suelo

• • Mayor influencia del terreno
  • Importancia crítica de la cimentación
  • Verificación de vuelco y deslizamiento
  • Diseño estructural optimizado para minimizar acero

Errores frecuentes en el cálculo de carga de viento

• No considerar coeficientes locales de borde
• Utilizar valores genéricos sin estudio específico
• No verificar estados límite últimos y de servicio
• No revisar la capacidad de anclajes o tornillería
• Ignorar efectos dinámicos en seguidores solares

Estos errores pueden comprometer la seguridad y generar sobrecostes posteriores.

Maqueta del Túnel de viento  para el cálculo carga de viento en estructuras

Cómo garantizar un diseño seguro y optimizado

Para asegurar una estructura resistente y rentable es fundamental:

• Aplicar correctamente el Eurocódigo
• Realizar cálculo estructural específico para cada proyecto, como los ensayos en túnel de viento.
• Optimizar perfiles sin comprometer seguridad
• Verificar anclajes y cimentaciones
• Analizar cargas combinadas (viento + nieve)

En proyectos EPC y plantas de gran escala, un diseño optimizado puede suponer ahorros significativos en acero y cimentación, manteniendo plena seguridad estructural.