Para alcanzar los objetivos de «doble carbono», la mayoría de las nuevas plantas industriales en China se diseñan e instalan con paneles fotovoltaicos en sus cubiertas. Garantizar la estanqueidad de las cubiertas durante la larga vida útil de los paneles y asegurar que el sistema fotovoltaico y los sistemas de impermeabilización de la cubierta tengan una vida útil similar es un área de investigación clave en la industria de la impermeabilización. El proyecto de células solares de alta eficiencia de tipo N de nueva generación de Suzhou, una planta para un fabricante de paneles fotovoltaicos, incluyó originalmente una instalación de paneles fotovoltaicos en la azotea. Este artículo utiliza dicho proyecto como ejemplo para explorar la aplicación de paneles funcionales compuestos de TPO en proyectos de cubiertas fotovoltaicas para nuevas plantas industriales.

1. Descripción general del proyecto

El proyecto de células solares de alta eficiencia de tipo N de próxima generación de Suzhou se ubica en la intersección de las calles Heshan y Yinhe en Suzhou, provincia de Anhui. La superficie proyectada de la planta es de aproximadamente 240 mu (aproximadamente 240 mu). La superficie total construida para la primera fase del proyecto es de aproximadamente 116 000 metros cuadrados, incluyendo aproximadamente 70 000 metros cuadrados de cubierta metálica impermeable. La figura 1 muestra una representación del diseño del proyecto.

Figura 1. Representación del proyecto solar de alta eficiencia de tipo N de nueva generación de Suzhou

La estructura de diseño original de este proyecto es la siguiente, de abajo hacia arriba: correas de acero, malla de alambre de acero, barrera de vapor de PE de 0,3 mm de espesor, capa de aislamiento de lana de vidrio de 50 mm de espesor, capa impermeabilizante de membrana TPO de 1,5 mm de espesor y cubierta de techo metálica de 0,6 mm de espesor.

Esta solución tiene los siguientes dos defectos: 

1) Debido a que la membrana impermeable está debajo del panel de techo de metal, la membrana impermeable debe ser perforada durante la construcción y fijación del panel de techo, lo que genera el riesgo de fugas en el sistema de techo; 

2) La reparación necesaria de fugas acortará la vida útil estable del sistema fotovoltaico, reduciendo así los beneficios económicos de la generación de energía fotovoltaica.

Tras numerosas reuniones técnicas, demostraciones e intercambios in situ, se decidió sustituir los paneles de cubierta y la capa impermeabilizante del diseño original por los paneles funcionales compuestos OIPS-129 de Beixin Waterproof (paneles funcionales compuestos de TPO). La estructura de cubierta optimizada, de abajo arriba, consta de: correas de acero, malla de acero, barrera de vapor de PE de 0,3 mm de espesor, aislamiento de lana de vidrio de 50 mm de espesor y paneles funcionales compuestos OIPS-129 de 2,4 mm de espesor (membrana de TPO en forma de H de 1,8 mm de espesor + chapa de acero galvanizado de 0,6 mm de espesor), como se muestra en la figura 2.

Figura 2. Capas de la estructura del techo

2. Requisitos para la selección de los principales materiales impermeables y materiales de apoyo

La capa impermeabilizante de la cubierta de este proyecto utiliza paneles funcionales compuestos OIPS-129 de Beixin Waterproof, de 2,4 mm de espesor (membrana TPO en forma de H de 1,8 mm de espesor + chapa de acero galvanizado de 0,6 mm de espesor). La membrana y la chapa de acero se sueldan termoplásticamente antes del envío. Tras el perfilado en obra, se empalman e instalan. Las juntas longitudinales se unen mediante soldadura por aire caliente con el solape de TPO reservado, formando un único panel funcional compuesto integrado. El panel se fija a las correas de acero mediante pernos, y las tapas de los clavos se sellan con secciones prefabricadas de membrana TPO del mismo material.

La capa impermeabilizante de la cubierta de este proyecto utiliza paneles funcionales compuestos OIPS-129 de Beixin Waterproof, de 2,4 mm de espesor (membrana TPO en forma de H de 1,8 mm de espesor + chapa de acero galvanizado de 0,6 mm de espesor). La membrana y la chapa de acero se sueldan termoplásticamente antes del envío. Tras el perfilado en obra, se empalman e instalan. Las juntas longitudinales se unen mediante soldadura por aire caliente con el solape de TPO reservado, formando un único panel funcional compuesto integrado. El panel se fija a las correas de acero mediante pernos, y las tapas de los clavos se sellan con secciones prefabricadas de membrana TPO del mismo material.

3. Tecnología de construcción de techos

3.1 Colocación de malla metálica

La malla metálica se coloca según la separación entre las correas del techo y las dimensiones de la cubierta. Primero se fija por los extremos y, a continuación, los operarios utilizan un sistema de tracción para extender los rollos. Otros operarios se encargan simultáneamente de fijar la malla ya extendida.

3.2 Colocación de barrera de vapor

Se colocó una capa de barrera de vapor de PE de 0,3 mm de espesor sobre la malla metálica instalada. La capa de barrera de vapor se fijó temporalmente por un extremo. Los operarios utilizaron un método de tracción para colocarla. Los bordes superpuestos de la capa de barrera de vapor se adhirieron firmemente con cinta butílica de doble cara (Figura 3).

Figura 3. Colocación de la capa de barrera de vapor

3.3 Colocación de la capa aislante

Coloque la capa aislante sobre la barrera de vapor. La capa aislante debe quedar plana y con juntas ajustadas. Utilice cinta de butilo de doble cara para sellar firmemente la base del equipo, las rejillas de ventilación y las zonas abatibles donde se requiera desconexión.

3.4 Revestimiento de grandes superficies con paneles funcionales compuestos OIPS-129

1) Los paneles funcionales compuestos OIPS-129 pueden perfilarse in situ o preperfilarse antes del envío. Debido a la gran luz de esta cubierta, se optó por el perfilado in situ. El equipo de perfilado se elevó a la misma altura que la cubierta y la máquina funcionó de forma continua, cortando los paneles a la longitud de perfil prediseñada. La luz de la cubierta era de 25 metros, por lo que los paneles se perfilaron de una sola vez hasta alcanzar la luz deseada, evitando el solapamiento en el lado más corto. La figura 4 muestra el proceso de perfilado in situ de los paneles funcionales compuestos OIPS-129.

Figura 4. Construcción de perfiles in situ de paneles funcionales compuestos OIPS-129

2) Fijación de placa funcional compuesta OIPS-129

Los paneles funcionales compuestos OIPS-129 deben fijarse con tornillos. Los requisitos del material de los tornillos son los descritos anteriormente. La separación entre tornillos debe ser la misma que la de las correas de acero. La separación entre las plantas debe cumplir con los requisitos del documento de cálculo de carga de succión del viento emitido por la empresa de diseño. Normalmente, los tornillos se fijan canaleta por canaleta o en canales alternos. Para este proyecto, la separación entre tornillos es canaleta por canaleta. Después de atornillar, instale las tapas de tornillo prefabricadas y séllelas con láminas de TPO.

3) Construcción de superposición de tablero funcional compuesto OIPS-129

Los paneles funcionales compuestos OIPS-129 presentan un solape de lámina de TPO en los lados largos. Este solape se suelda firmemente a la lámina adyacente mediante soldadura por aire caliente. La temperatura y la velocidad de soldadura deben ajustarse según la temperatura y la humedad del lugar para garantizar la calidad de la soldadura. La resistencia de la soldadura debe ser superior a la de la propia lámina, y la soldadura debe ser densa y continua.

Para cubiertas metálicas de plantas industriales con una luz inferior a 18 metros en uno de sus lados, los paneles funcionales compuestos OIPS-129 pueden instalarse en toda su longitud sin solape en los lados cortos. Para luces mayores, se recomienda reservar bordes de solape para mitigar la deformación causada por las diferencias de temperatura. La disposición del solape debe adaptarse a las necesidades específicas del proyecto. La distancia entre solapes adyacentes en los lados cortos no debe ser inferior a 500 mm. Las juntas entre los paneles superior e inferior deben solapar en la dirección del flujo de agua, y los solapes deben sellarse herméticamente con una membrana TPO soldada del mismo material.

3.5 Métodos de procesamiento para cada nodo de detalle

1) Tratamiento de la cumbrera del tejado

En la cumbrera, las tejas de acero se atornillan a los paneles funcionales compuestos OIPS-129 por ambos lados. Una vez fijadas de forma segura, se corta una membrana homogénea de TPO (Tipo H) del mismo material para cubrir completamente las tejas y se suelda a los paneles funcionales compuestos OIPS-129 por ambos lados. El ancho efectivo de la soldadura debe ser de al menos 25 mm y su resistencia debe ser superior a la de la propia membrana. Se deben cortar refuerzos fusiformes para reforzar las cumbreras.

2) Canalones de muros parapeto

Este proyecto utiliza canalones de acero inoxidable y la impermeabilización se logra con una membrana TPO de refuerzo (Tipo L) para una completa adhesión del canalón. La membrana TPO tipo H se suelda en la unión de los paneles funcionales compuestos OIPS-129 y la membrana TPO de refuerzo (Tipo L) de los canalones para garantizar la integridad de la capa impermeabilizante. La construcción de la junta del canalón en el muro de parapeto se muestra en la Figura 5.

Figura 5. Detalles del canalón interior del parapeto.

3) Drenaje sifónico

Para el desagüe del canalón se utiliza un sifón prefabricado. En la salida del desagüe, se corta la membrana TPO preinstalada. Una vez instalado el sifón prefabricado, la membrana TPO en esta ubicación se suelda a la membrana TPO de mayor tamaño. La soldadura debe garantizar una unión fuerte y hermética para eliminar el riesgo de fugas en esta junta. La construcción de la junta del sifón se muestra en la Figura 6.

Figura 6. Construcción del nodo del bajante del sifón

3.6 Instalación de soportes fotovoltaicos

Este proyecto utiliza soportes de anclaje horizontales de tipo abatible, como se muestra en la Figura 7. Antes de la instalación, se debe marcar la ubicación de la obra y utilizar una broca de corona para perforar previamente los orificios entre los paneles funcionales compuestos OIPS-129 y las correas de acero. Una vez perforados los orificios, se insertan los soportes en las correas de acero y se giran los pernos de soporte hasta que los soportes de anclaje de tipo abatible queden firmemente sujetos a las correas. Tras apretar los pernos, la lámina de TPO preatornillada se suelda con aire caliente a la membrana de TPO de gran superficie, lo que permite conectar posteriormente los paneles fotovoltaicos a los pernos. Esta conexión segura garantiza la fiabilidad de la instalación tanto de los paneles fotovoltaicos como de la capa impermeabilizante.

Figura 7. Soporte de anclaje abatible horizontal

4. Protección del producto y medidas de seguridad

1) No camine sobre los paneles funcionales compuestos OIPS-129 con calzado de punta.

2) No apile objetos pesados sobre los paneles funcionales compuestos OIPS-129.

3) No raye los paneles funcionales compuestos OIPS-129 durante la manipulación o el levantamiento de materiales.

4) Evite el contacto de los paneles funcionales compuestos OIPS-129 con disolventes orgánicos, aceites y grasas.

5) Al trabajar en techos, los trabajadores de la construcción deben usar un arnés de seguridad de cinco puntos; los arneses de tres puntos están estrictamente prohibidos.

5. Conclusión

La aplicación de sistemas fotovoltaicos distribuidos en cubiertas ha generado nuevas exigencias en la impermeabilización de cubiertas metálicas. Los paneles funcionales compuestos OIPS-129 de Beixin Waterproof, una innovadora tecnología para cubiertas metálicas, sustituyen los paneles de acero y la capa impermeabilizante del diseño original. Esto resuelve el problema de la necesidad de perforar la capa impermeabilizante subyacente al fijar los paneles de acero, lo que puede generar riesgos de filtraciones. Esta innovadora tecnología se está perfeccionando gradualmente en proyectos reales para conformar una solución integral. Invitamos a nuestros colegas a explorar la aplicación de esta nueva tecnología y a impulsar el desarrollo innovador de la tecnología de impermeabilización en el sector de las cubiertas metálicas.