1. Descripción general del proyecto
La generación de energía fotovoltaica es un componente importante de la estrategia nacional de desarrollo de nuevas energías. Promover activamente la generación de energía fotovoltaica distribuida es crucial para impulsar la transformación energética verde y baja en carbono, acelerar la construcción de un nuevo sistema eléctrico y promover el desarrollo de las industrias relacionadas. El sistema de impermeabilización de techos fotovoltaicos combina a la perfección la impermeabilización de techos con el sistema fotovoltaico, reduciendo significativamente el riesgo de filtraciones, abordando un problema clave para las empresas fotovoltaicas y garantizando el buen funcionamiento de los proyectos de generación de energía fotovoltaica.
La planta de calderas Deyang Dongfang, ubicada en el distrito de Jingyang, ciudad de Deyang, provincia de Sichuan, es una filial principal de China Dongfang Electric Group Co., Ltd. La estructura principal de la planta es íntegramente de acero, y el techo utiliza placas de acero perfiladas. Se puso en funcionamiento en 2011 y experimentó filtraciones durante su funcionamiento. En respuesta a la política nacional de doble carbono y con el objetivo de desarrollar energías verdes y limpias, el propietario decidió renovar el techo metálico con un sistema de impermeabilización, a la vez que instalaba un sistema de generación de energía fotovoltaica distribuida.
2. Estructura del techo y sus características
2.1 Estructura del sistema. Los paneles del techo del proyecto de la planta de calderas Deyang Dongfang utilizan láminas de acero corrugado tipo YX71-380-760 de 0,8 mm de espesor. El techo tiene una pendiente del 3 % a ambos lados; los principales detalles del techo incluyen tragaluces, chimeneas, parapetos, canalones y ventiladores.
Este proyecto de renovación de techo utiliza un sistema de impermeabilización monocapa de membrana autoadhesiva de TPO. Primero, se aplica una imprimación especial a la superficie base y, a continuación, se aplica una membrana impermeable de butilo autoadhesiva de TPO de 1,5 mm de espesor para formar una capa impermeable flexible sobre todo el techo. Las zonas de solapamiento de la membrana se unen mediante soldadura de aire caliente, lo que permite que la membrana se fusione completamente en los solapes, garantizando así la resistencia al pelado de las soldaduras y la vida útil del sistema.
2.2 Características del sistema
1) La membrana impermeable de TPO autoadhesiva de butilo de 1,5 mm de espesor utilizada en este proyecto consta de una lámina de TPO, una capa autoadhesiva de butilo y una película de liberación de MPET. La lámina de TPO tiene un espesor de 1,1 mm y la capa autoadhesiva de butilo, de 0,4 mm. Mediante pruebas de aplicación, la resistencia media al desprendimiento de la membrana impermeable de TPO autoadhesiva de butilo con placa de acero de color es de 3,014 N/mm². Además, el tiempo de exposición a la intemperie artificial del material principal de la membrana de TPO ha alcanzado las 10.000 horas, lo que supera ampliamente el requisito de no menos de 2.500 horas para el tiempo de exposición a la intemperie artificial de las membranas impermeables de polímero establecido en la norma JGJ/T 316—2013 "Especificación Técnica para la Ingeniería de Techos con Membrana Impermeabilizante de una Sola Capa", lo que indica una excelente durabilidad de la membrana. Al mismo tiempo, la buena hermeticidad del adhesivo de butilo también puede resolver el problema del alto riesgo de fugas en techos de metal tradicionales con conexiones rígidas.
2) Las áreas superpuestas de la membrana TPO están completamente fusionadas mediante soldadura con aire caliente, lo que reduce en gran medida el riesgo de fugas de agua.
3) El uso de membrana TPO blanca tiene una mayor reflectancia solar, lo que puede resistir eficazmente el intercambio de calor entre el interior y el exterior, reducir la temperatura interior, ahorrar energía y reducir las emisiones.
4) La membrana TPO autoadhesiva se adhiere directamente al sustrato, lo que hace que la construcción sea conveniente y garantiza un tratamiento seguro y confiable de las juntas detalladas.
5) El techo adopta un sistema de impermeabilización de una sola capa, lo que da como resultado una estructura simple, baja carga, fácil mantenimiento y bajo costo.
3. Flujo del proceso de construcción
3.1 Preparación previa a la construcción y tratamiento del sustrato. Dado que se trata de una renovación de techo metálico, se realizó un estudio de campo para verificar la presencia de óxido, deformación y grietas en los paneles metálicos. El estudio de campo no reveló óxido ni deformación, por lo que no fue necesario lijar ni eliminar el óxido.
Se limpió el techo de escombros y se lavó el sustrato con agua. A continuación, se utilizó una mopa para eliminar el polvo y las manchas de agua de la superficie de los paneles metálicos del techo, asegurándose de que el sustrato estuviera limpio y libre de contaminantes (Figura 1). Una vez limpio y seco el sustrato, se aplicó una imprimación especial. Esta imprimación especial es un nuevo tipo de material compuesto por una emulsión de polímero y aditivos multifuncionales. Presenta buenas propiedades de sellado, una fuerte penetración y una alta resistencia de interfaz, lo que aumenta la adhesión entre la membrana autoadhesiva y el sustrato, permitiendo que la membrana impermeable autoadhesiva se adhiera mejor al sustrato. La imprimación especial se puede aplicar mediante pulverización, lo que mejora significativamente la eficiencia de la construcción (Figura 2). La cantidad de imprimación utilizada es de aproximadamente 0,2 a 0,4 kg/m².
Figura 1. Superficie de la base limpia Figura 2. Aplicación del agente de tratamiento de superficie base
3.2 Instalación de la membrana impermeable 1) Colocación de la membrana: Con base en el perfil de la lámina de acero corrugado (YX51-380-760) en la obra, determine la posición de colocación de la primera lámina de membrana (Figura 3).Dado que la membrana impermeable autoadhesiva de butilo TPO tiene un ancho de 1000 mm, los cálculos muestran que, tras colocar la primera lámina de membrana a lo largo del canal y la cresta de la primera lámina de acero corrugado, la superposición del borde largo de la segunda lámina de membrana con la primera lámina también se ubicará en la superficie plana del canal de la segunda lámina de acero. De este modo, la superposición del borde largo de todas las láminas de membrana se mantiene en la posición del canal de las láminas de acero, lo que mejora la tasa de utilización de la soldadora automática de aire caliente, reduce la soldadura manual y mejora la eficiencia de la construcción.
Figura 3. Perfil de placa de acero y superposición de bobinas.
Tras determinar la posición del primer rollo de membrana, desenróllelo y extiéndalo sobre el sustrato para liberar la tensión generada durante el proceso de fabricación y bobinado, reduciendo así las arrugas causadas por la contracción tras su adhesión. Según las condiciones de la obra, la dirección de colocación de la membrana debe ser paralela al lado largo de la chapa de acero perfilada, y el solapamiento del lado largo debe mantenerse dentro del canal de la chapa de acero perfilada tanto como sea posible. Rebobine la membrana por el lado largo, retire la película protectora de un lado y adhiera la membrana a lo largo de los picos y los canales, asegurándose de que esté completamente adherida a la chapa de acero perfilada, evitando huecos y una mala adhesión durante el proceso de unión. Los solapamientos de los bordes cortos de los rollos de membrana adyacentes deben estar escalonados, con una distancia de escalonamiento no inferior a 300 mm. La Figura 4 muestra el proceso de aplicación de la membrana en obra.
Figura 4. Aplicación del material enrollado.
2) Al compactar y adherir la membrana, utilice un rodillo de presión para asegurar que la capa autoadhesiva de butilo esté completamente adherida a la placa de acero perfilada; después de que la superficie principal de la membrana esté adherida y compactada, utilice una herramienta especial para compactar las esquinas internas en ambos lados de las corrugaciones para evitar que la membrana se abulte en las esquinas (Figura 5).
Figura 5. Compactación de material laminado
3) Todos los solapes longitudinales de la membrana autoadhesiva de butilo TPO se sueldan con una soldadora de aire caliente. El ancho de solape de las dos láminas de membrana es de 80 mm (Figura 6). Antes de soldar, se requiere una soldadura de prueba para ajustar la temperatura y la velocidad. Tras la soldadura de prueba, la membrana se corta en pequeños trozos para la prueba de pelado. Si se produce un fallo de cohesión entre las capas de la membrana, se puede iniciar la soldadura formal. Antes de soldar, la costura de soldadura debe mantenerse limpia y libre de contaminantes. Si la costura ha estado expuesta durante un tiempo prolongado sin soldar, debe limpiarse con un paño limpio y un disolvente de limpieza especial (xileno, acetato de vinilo). La soldadura de aire caliente solo debe realizarse después de que el disolvente se haya evaporado por completo.
Figura 6. Soldadura de borde largo
Los bordes cortos de los rollos de membrana se unen utilizando una membrana TPO homogénea y una máquina de soldar portátil, junto con una boquilla de 20 mm de ancho (Figura 7).
4) Tratamiento del Nodo de Detalle Principal ① Tratamiento del Nodo de la Cumbrera: Primero, se aplica una membrana autoadhesiva de TPO en la cumbrera. A continuación, se suelda una membrana homogénea de TPO de 200 mm de ancho a la membrana autoadhesiva de TPO en la cumbrera. Se realizan cortes en las crestas de las corrugaciones y, finalmente, se utiliza la membrana homogénea de TPO para la soldadura de reparación (Figura 8).
Figura 8. Tratamiento de la junta de la cumbrera del techo
② Tratamiento del nodo del lucernario: Toda la fachada del lucernario se reviste con una membrana TPO homogénea. El extremo superior se fija con una tira de cierre y se sella con sellador de silicona resistente a la intemperie; la parte inferior de la membrana se suelda a la membrana principal (Figura 9).
Figura 9. Procesamiento del nodo Skylight
③ Tratamiento de juntas de canalón: Se aplica membrana de TPO en las superficies inferior y vertical del canalón. La membrana vertical se dobla hacia arriba y se suelda a la superficie principal, y las zonas recortadas en las crestas de las olas se reparan y se sueldan con membrana de TPO homogénea (Figura 10).
Figura 10. Tratamiento de juntas de canalones
④ Para el tratamiento del nodo de salida del drenaje, la membrana homogénea de TPO se suelda en forma cilíndrica y se coloca dentro de la salida del drenaje. El extremo inferior se sella con sellador de silicona y la parte superior se termosoldará a la capa impermeable en la parte inferior de la canaleta (Figura 11).
Figura 11. Tratamiento del nodo de salida de drenaje
5) Antes de instalar los clips de montaje para los módulos fotovoltaicos, se determina su posición mediante líneas de marcado. A continuación, se preinstalan calzas metálicas delgadas en la membrana del techo. Estas calzas están hechas de lámina de aluminio de 0,4 mm de espesor. La preinstalación de las calzas reduce significativamente el desgaste de la membrana causado por el contacto directo con los clips, protegiendo así la integridad de la capa impermeable. Siguiendo las líneas de marcado, los dos tornillos del clip se mantienen inicialmente sueltos. Tras colocar el clip en la calza, se utiliza una llave eléctrica para apretarlo en la cresta de la lámina corrugada (Figura 12). Se probó la resistencia a la tracción de los clips con la membrana del techo y la lámina de acero, alcanzando una fuerza de tracción de 1,177 kN, que cumple con los requisitos.
Figura 12. Instalación del accesorio
Dependiendo de la posición de las abrazaderas, instale los rieles fotovoltaicos, asegure los rieles a las abrazaderas con tornillos y finalmente instale los paneles solares fotovoltaicos en los rieles (Figura 13).
Figura 13. Instalación de la vía
6) Efecto de instalación de techo completada: la Figura 14 muestra la instalación de techo completada del sistema de generación de energía fotovoltaica distribuida de 4 MW en la fábrica de calderas Deyang Dongfang.
