Montaje de ganchos
Indicaciones generales
Aún hoy en día, el montaje en tejados inclinados de tejas es el tipo de montaje más empleado para instalaciones fotovoltaicas. Normalmente se emplean los así llamados “ganchos” o “anclajes para vi-gas”. Generalmente, una placa de anclaje sirve para la fijación en la viga del tejado mediante tornillos para madera. La fuerza de retención es transmitida hacia el exterior por medio de una traversa situa-da entre las tejas; sobre esta se fijarán los perfiles portantes para los módulos. La geometría de trans-misión queda considerablemente limitada por la forma de las tejas. Por eso mismo, será necesario en el caso de grandes cargas realizar un control detallado. Dado que la mayoría de las tejas no muestran ninguna sección libre, sino que están montadas unas encima de otras, es casi imposible evitar una adaptación de las tejas. Sin embargo, las tejas no se deberán debilitar de manera inadmisible. En este documento están recopiladas indicaciones importantes para la elección, la planificación y el montaje. Generalmente se constata que en la mayoría de las instalaciones que se han montado hasta la fecha sobre las cubiertas, se han empleado muy pocos y débiles ganchos. A menudo en la interpretación de sistemas no se diferencia, dónde y para que cargas se montará la instalación al fin y al cabo. Los da-ños en instalaciones o en techos producidos hasta ahora se deberán desatender por el momento, sin embargo eso genera una cierta sensibilización y profesionalización. Esto es especialmente positivo para limitar los riesgos que cargan las empresas instaladoras. Se debería considerar que justamente el sistema de montaje con un porcentaje de valor entre 5% y 8% del precio de la instalación puede decidir sobre la estabilidad de toda la instalación y sobre el gasto de posibles daños secundarios (p.ej. rotura de tejas, falta de impermeabilidad en la cubierta, daños materiales, etc.).
1 Causas típicas de fallos
Un montaje sin fallo de los ganchos es una condición indispensable para la calidad y durabilidad de toda la instalación y también del tejado. En el caso de tejas alicantinas es inevitable adaptarlas; sin embargo, en ningún caso se deberán debilitar las tejas de forma inadmisible (véase foto). Las consecuencias de fallos en el montaje suelen ser falta de impermeabilidad y peligro de rotura de tejas. Otras causas mayores de problemas son generalmente un dimensio-namiento erróneo de los ganchos sin tomar en cuenta las cargas de nieve o de viento locales o la colocación incorrecta de los ganchos al no haber dejado una distancia mínima hacia la teja. Un gancho sólo puede soportar carga y transmitirla a la subestructura, si se puede deformar elásticamente sin tocar la teja. En caso de haber grandes cargas locales de nieve, se deberá tolerar, pese al uso de ganchos fortificados, que los ganchos se apoyen en las tejas. En este caso le aconsejamos la utilización de tejas sustituidoras de chapa que se adecuan muy bien a la cubierta, para evitar posibles daños secunda-rios (véase el apartado „Dimensionamiento estructural“).
Errores en el dimensionamiento se encuentran, a menudo, en los sistemas de perfiles cruzados: La cantidad más grande de carriles en construcciones con perfiles cruzados no se traduce en ganancias directas de estabilidad. En la mayoría de los casos, incluso se escogen tramas de fijación o distancias entre las vigas demasiado grandes por el gasto elevado de los perfiles, utilizando así menos puntos de fijación de los requeridos. Por el contrario, sistemas de montaje con una capa incluyen a menudo, a un costo relativamente más bajo, más puntos de fijación. ¡En cargas distribuidas (cargas de viento y de nieve) es finalmente siempre determinante una cantidad suficiente de puntos de fijación.
2 Formas de tejado y elección de los ganchos indicados
Ante todo, el gancho de tejado empleado debe ser compatible con la forma de cubierta. Junto a los gan-chos especiales para formas de tejado especiales (plana, tegalit, betún) se emplean para la gran ma-yoría de tejados con tejas flamencas y alicantinas ganchos del tipo universal "Frankfurter Pfanne" con distintos grosores. En caso de duda, una muestra le puede aclarar si el gancho es idóneo para el tejado. Deberá tener en cuenta, que no tan solo el tipo de teja, sino también la forma y el grosor del listón influ-yen en la forma requerida del gancho. Para poner un límite a la variedad de tipos, en general se ajustan todos los ganchos a las formas de teja inferiores. Para tejas de tipo superior puede que sea conveniente emplear una placa de asiento debajo de la placa de montaje. Para ello pueden emplearse láminas de contrachapado adecuadas o también placas de asiento de aluminio disponibles para ello (imagen abajo a la derecha) que se pueden combinar adecuadamente. Dado que la mayoría de las veces las posicio-nes planas de la teja no están centradas en la mitad de la viga, se posibilita mediante una placa ancha de montaje montar los ganchos también de forma ligeramente desplazada a un lado.
Para satisfacer las diferentes cargas estructurales, hay muchas formas de ganchos en diferentes rigi-deces (p.ej. el tipo EcoG, EcoS, VaMax, VaMax2 de Schletter para teja Frankfurter). Esto facilita una adaptación al emplazamiento. Para equilibrar las irregularidades están disponibles para muchos tipos también muchas variantes regulables. Sin embargo, se deberá considerar que el recorrido de ajuste está bastante limitado constructivamente. En tejados muy desnivelados son eventualmente útiles soluciones que, por decirlo de alguna manera, “siguen al tejado”, ya que estos tejados no tienen una forma absolutamente estable.
Montaje con chapas de asiento de aluminio
3 Montaje de ganchos de teja
Las indicaciones para el montaje de ganchos de teja se encuentran en los manuales de montaje correspondientes. Sin embargo, los pasos importantes para el montaje se pueden ver en las siguien-tes imágenes. Generalmente, no se puede evitar adaptar las tejas. Sin embargo, ¡la teja no debe ser debilitada de forma inadmisible! Durante el montaje se deberá observar que entre el gancho de teja y la teja inferior quede un espacio en todos los sitios de aprox. 5 mm para poderse deformar elástica-mente en caso de carga.
Distribución de carga de nieve en
4 Tornillos de fijación
Los cálculos estructurales se basan siempre como mínimo en dos tornillos por gancho, como pro-fundidad de penetración en madera se recomienda como mínimo 70mm. El diámetro mínimo de los tornillos es 8mm. De este modo un tamaño de tornillo de 8x80 es indicado para tejados sin encofra-do. Para tejados con encofrado de madera y listón de refuerzo es aconsejable emplear el tamaño 8x120mm. Se pueden escoger tornillos de calidad galvanizada si el lugar de montaje es, con seguri-dad, seco y ventilado o bien, si no hay atmósfera agresiva. En caso contrario se empleará acero inoxi-dable. Se pueden emplear diferentes tipos de tornillos, siempre y cuando se disponga de una homolo-gación correspondiente del tipo de construcción. No se permite el uso de tornillos normales Spax por razones de construcción.
Se recomienda fijar siempre los ganchos en las partes portantes del tejado (vigas, correas) para que la fuerza sea transmitida con seguridad. En general, no es admisible enganchar el gancho en el listón clavado del tejado, ya que, por la succión del viento, las fuerzas de fijación que se deben transmitir no pueden ser comprobadas de manera fiable.
En tejados con aislamiento en cubierta, los ganchos pueden atorni-llarse generalmente con tornillos largos en la viga (p.ej. sistema Iso07 Schletter). Dependiendo de la estructura del tejado (listón estable a la presión, o no), la fuerza de presión puede transmitirse mediante casquillos distanciadores. Un tornillo adicional empleado de forma diagonal introduce las fuerzas de descenso a la construcción.
Sistema Iso07
5 Dimensionamiento estructural
Para evitar daños causados por el peso de la nie-ve, se debe tener en cuenta que el dimensiona-miento estructural de los ganchos sea suficiente. Justamente, con respecto a las cargas de nieve, las diferencias son muy grandes; por ejemplo: entre regiones con cargas normales (0,55 hasta 0,75 kN/m2) y cargas elevadas (hasta sobre 5kN/ m2 en emplazamientos altos). Soluciones eficien-tes y seguras se producen solamente, cuando los sistemas de montaje y la subestructura de los edificios están armonizados entre sí de manera óptima. Especialmente con la introducción de la nueva normativa referente a las cargas de viento y de nieve (cargas de viento según DIN 1055, parte 4 (03/2005) y Eurocódigo 1 (06/2002), car-gas de nieve según DIN 1055, parte 5 (06/2005), las diferencias regionales de las cargas han aumentado considerablemente. En zonas con grandes cargas de nieve, siempre aconsejamos emplear ganchos en cada viga para asegurar una repartición uniforme de la carga sobre la cubierta. En caso de grandes cargas de nieve se aconse-jan generalmente tejas sustituidoras de chapa, dado que los ganchos pueden cargar las tejas dependiendo del dimensionamiento estructural.
Por lo demás, la cantidad requerida de ganchos por metro cuadrado de superficie de módulo puede ver-se en las tablas de dimensionamiento estructural. Para informaciones acerca de las cargas locales de viento y de nieve está a su disposición el servicio de internet de Schletter GmbH que emplea el código postal para determinar la carga. Para la determinación de la cantidad de ganchos se tendrá que consi-derar, en caso necesario, la utilización de ganchos adicionales en el área de los cantos y las esquinas en el tejado. En las áreas de los laterales se aconseja generalmente utilizar un gancho en cada una de las dos primeras vigas para compensar la carga intensificada por las turbulencias del viento.
Comentario con respecto a la repartición de ganchos de teja:
Un tejado inclinado se calcula estructuralmente como unidad orgánica, las cargas de servicio se in-troducirán a través del ensamblaje superficial del tejado en el entramado del tejado. En el montaje de una instalación fotovoltaica, la capacidad portante del tejado deberá mantenerse en toda la superficie, dado que el tejado deberá soportar adicionalmente a la carga de nieve aún el peso de la instalación fotovoltaica. Justamente en el caso de cargas altas los ganchos se deben montar en cada viga dado que cada viga deberá compartir también la carga después del montaje de la instalación.
¡En grandes cargas en superficies, no es sensato ahorrar costes mediante el montaje de un gancho particularmente estable en cada segunda viga!
Indicaciones especiales para sistemas modulares
La gran diversidad de las cargas para diferentes emplazamientos (p.ej. cargas de nieve de 0,6kN/m² en llanuras, hasta 5kN/m² y más en regiones situadas a gran altitud) muestra que una planificación e interpretación profesional de un sistema de fijación debe siempre orientarse en las cargas locales. ¡Esto no siempre se tiene en cuenta, en particular en sistemas modulares prefabricados! Puesto que
un dimensionamiento de todos los sistemas según el principio del peor caso y de las cargas
máxi-mas no es económicamente viable, se llevará a cabo la selección y el dimensionamiento, también al utilizar sistemas modulares, en función del emplazamiento.
Dimensionamiento del sistema
Precisamente la selección de ganchos determina esencialmente la capacidad portante de todo el sistema. También se deberá observar que cada componente se ajuste a las cargas en el lugar de la instalación. Junto a los carriles, son particularmente determinantes los módulos. Las garantías del fabricante son sólo válidas si el módulo está también aprobado para las cargas locales en la forma de
6 „Asiento“ del gancho de teja
Al seleccionar los ganchos según las tablas estructurales, es un mal entendido común suponer que el gancho nunca está en contacto con la teja, siempre y cuando se haya seleccionado según las tablas respectivas del fabricante y de las cargas actuales. Considerando las cargas extremas de nieve que surgen en ciertas regiones esto, en general, no será posible. También es importante mencionar que en los cálculos estructurales se toman en consideración las cargas máximas de nieve que se presen-tan estadísticamente una vez en 50 años.
Por eso, los programas de análisis estructural y las tablas de muchos fabricantes toleran „tácitamente“ el apoyo del gancho en la teja; el instalador no toma normalmente nota de ello. Precisamente en caso de una distribución desfavorable de los ganchos, pueden surgir, para las tejas que están por debajo, aplicaciones de carga completamente inadmisibles, provocando inevitablemente en caso de carga, la rotura de la teja. Para que el planificador de la instalación disponga de todos los datos requeridos de forma profesional y transparente, los cálculos estructurales referentes a los ganchos de teja de Schlet-ter GmbH le mostrarán la situación en ambos casos. Los ganchos „con asiento” pueden sacarse de las tablas o pueden calcularse con el programa específico. En caso que se quiera evitar claramente el roce de la teja flamenca también al surgir cargas extremas, los valores requeridos pueden sacarse de las tablas „sin asiento”. Evidentemente se requerirá en este caso una mayor cantidad de ganchos, y por general también un tipo más estable de gancho, pero entonces el gancho se deforma sólo elásticamen-te al manifestarse la carga y regresa a su posición inicial cuando dicha carga desaparece.
Tabla de ganchos „sin asiento“
Tabla de ganchos „con asiento“
Posibilidad de selección „asiento“ en el programa de cálculo
Indicaciones adicionales en las tablas „con asiento“
Rapid2+ 45 101001-000 Rapid2+ 45V 101001-001 Rapid2+ 45 101001-000 Rapid2+ 45V 101001-001 Sistema PP 109004-000 Teja árabe 109005-000
La selección de la cantidad y del tipo de gancho es evidentemente una cuestión económica. Siendo así, los instaladores aceptan a menudo el hecho de un posible asiento del gancho sobre la teja también por sus buenas experiencias prácticas. Por parte, está justifi cado por la DIN EN 1034, que permiten la comprobación de una cierta resistencia para tejas nuevas. A fi n de cuentas, la última decisión la tiene el planifi cador de la instalación. Las garantías del fabricante de sistemas de fi jación pueden naturalmente sólo ser válidas si se cumplen las directrices indicadas.
En la práctica, se deberá tomar en consideración que en el caso de tejas viejas la resistencia está, a menudo, muy mermada. Por el contrario, en tejas de hormigón el riesgo de rotura es más alto en tejas nuevas, ya que el hormigón es muy lento en su fraguado y endurecimiento.
EN 1304:2005 (D) 4.4.2 Resistencia a la fl exión
Los criterios de resistencia a la fl exión no son aplicables en tejas con formas especiales.
Los ensayos se consideran satisfactorios, si durante la prueba según EN 538 no llegan a romperse bajo la siguiente carga mínima:
• 600 N para teja plana;
• 900 N p. teja alicantina con parte plana visible; • 1000 N para tejas árabes;
• 1200 N para las demás tejas.
Capacidad portante de tejas con forma especial según DIN EN 1304
Precisamente en zonas con altas cargas de nieve, el asiento del gancho en las tejas sólo puede ser tolerado según el plan si no se originan daños consecuentes en la cubierta. Generalmente esto se puede conseguir montando una teja sustituidora de chapa debajo del gancho de teja. Colocando por debajo maderos o listones adecuados habrá que asegurarse de que esta "teja" pueda apoyarse en la estructura del tejado en caso de carga y que no quede puesta sobre una cavidad. Además, precisamente en estos casos de cargas altas será necesario montar una cantidad sufi ciente de ganchos y aplicar así las cargas uniformemente en el tejado.
7 Material del gancho
Al igual que antes, se emplean diferentes materiales para ganchos con diversas propiedades:
Acero galvanizado
Aceros galvanizados con la calidad apropiada son absolutamente aptos para ser empleados como ganchos de teja. Sin embargo, es importante asegurarse de que sólo una galvanización en calor está aprobada según las normas para el uso en el exterior.
Aluminio
El aluminio se puede optimizar bastante bien para las cargas presentes mediante un diseño adecuado. Sin embargo, siempre son problemáticas las secciones transversales limitadas de la traversa a causa de la cubierta con tejas flamencas.
Acero inoxidable 1.4301 o superior
El acero inoxidable 1.4301 (también V2A) tiene muy buenas propiedades en la producción (soldable, resistente, elástico y doblegable) y utilización, especialmente por el buen comportamiento ante la corro-sión. Una propiedad estructural muy importante es el comportamiento positivo ante la carga y la fractura. Mientras que p.ej. un gancho de aluminio se define, de acuerdo con el dimensionamiento estructural se-gún las normas, muy cerca del límite de rotura, un gancho de acero fino tiene, comparándolo con todos los demás materiales, una reserva múltiple hasta llegar al límite de rotura. ¡Estas grandes reservas en el dimensionamiento pueden llegar a ser muy importantes, en particular en la resistencia al viento de las instalaciones en caso de posteriores cambios climáticos!
¡Solamente el acero inoxidable 1.4301 dispone de una homologación general de la Inspección de Cons-trucción (Z-30.3-6)!
Acero inoxidable 1.4016 o similar
Este acero fino se emplea en ganchos por su precio más económico. „Mala soldabilidad“, „mala flexibilidad“, „no está indicado para uso exterior“ (de: propiedades de material VA) son, sin embargo, condiciones que limitan la utilización.
8 Estanqueidad en el tejado
En este documento se ha indicado ya varias veces que el instalador de una planta asume un gran riesgo a causa de las diferentes áreas de competencia (instalación fotovoltaica, tejado, instalación CA, pro-tección contra rayos, etc.) y en muchos puntos tiene que darle garantías al cliente. En este contexto se señala de nuevo la la estanqueidad en el tejado: Durante el montaje de ganchos de teja se crean, pese al cumplimiento de todas las reglas, muchos posibles puntos débiles, que podrían ocasionar problemas, especialmente en cubiertas muy planas. Por eso mismo, se debería saber que ¡el fabricante de tejas garantiza en cubiertas planas solamente una estanqueidad muy limitada! Los siguientes ejemplos de un conocido fabricante de tejas deberán ayudar a reconocer problemas:
Tejas alicantinas
• Generalmente recomendadas hasta un mínimo de 30°
• Solamente recomendadas en casos especiales (tirante inferior hermético, en caso necesario pegado) hasta un mínimo de 24 grados.
Teja flamenca para cubiertas planas MZ3
• Generalmente recomendadas hasta un mínimo de 22°
• Solamente recomendadas en casos especiales (tirante inferior hermético, en caso necesario pegado) hasta un mínimo de 16 grados.
Teja plana "Biberschwanz"
• Como teja alicantina
Teja de hormigón "Frankfurter"
• Como MZ3
En tejados muy planos se recomienda al instalador advertir en el contrato de posibles problemas de estanqueidad.
9 Resumen
Aunque la energía solar fotovoltaica ha entrado en acción desde hace algunos años a gran escala, hay precisamente en las preguntas simples del montaje y ajuste del techo todavía muchos puntos que a me-nudo no han sido lo suficientemente tratados de forma profesional.
Una coordinación intensiva entre los fabricantes de las diferentes áreas competentes (módulos, sistemas de montaje, etc.) y una consecuente transmisión de información a los instaladores mediante documenta-ciones, seminarios, etc., ayudarán a operar a largo plazo en el mercado con una convivencia cooperativa y así fomentar conjuntamente de la mejor manera posible el cambio de modelo energético.
