Cálculo y diseño de un Tracker Solar en alto y sostenible con la agricultura

Abstract

[ES] El objetivo final de este Trabajo Fin de Máster es el cálculo y diseño de una estructura el alto, de carácter universal, y que sea sostenible con el medio ambiente. La configuración inicial de la que se va a partir es el cálculo estructural mediante el programa SAP2000 y abordando las acciones permanentes máximas de los terrenos de España donde es lógica su instalación, tal y como dicta la normativa. Para cumplir con los objetivos, la problemática se abordará además con un cálculo estático por elementos finitos mediante la ayuda de SolidWorks. Este último será el encargado también del diseño detallado, de los planos constructivos finales y de la fabricación.

Inicialmente se realizarán varias simulaciones con el SAP2000, agregando las acciones permanentes y variables, eligiendo unas secciones y calidades de material de partida y comprobando los Estados Límites Últimos, así como los Estados Límites de Servicio. Una vez cumplidos, el segundo paso es su diseño completo en 3D con la ayuda de Solidworks.

Otro cálculo alternativo, pero ligado a los resultados de reacción obtenidos, es el sistema de rotación de la viga en la que apoyan las placas solares. Esta rotación se realiza para una mayor eficacia de la luz solar, pero supondrá un problema debido a los esfuerzos de torsión generados por el viento de succión. El objetivo en este apartado será la elección del sistema eléctrico, su instalación y acople con el conjunto previamente calculado y diseñado para conseguir la rotación. Como novedad, la unión articulada de pilar-viga no sólo permitirá la rotación en un eje, sino casi en todos los ángulos para que no se derive ninguna sobretensión.

Para acabar, cabe resumir que el objetivo sintetizado es el cálculo integral de la estructura, el cálculo integral de la rotación junto al conjunto soldado dedicado a ello y la obtención final de planos para su fabricación e instalación total. El proyecto no pertenece a ninguna empresa ni firma, goza de libertad de ideas abiertas, cuestiones generadas durante el desarrollo y originalidad de resolución de las mismas.

[EN] The final objective of this Master's Thesis is the calculation and design of a universal and environmentally sustainable structure. The initial configuration from which it will start is the structural calculation using the SAP2000 program and addressing the maximum permanent actions of the land in Spain where its installation is logical, as dictated by the regulations. In order to meet the objectives, the problem will also be addressed with a static calculation by finite elements using SolidWorks. The latter will also be responsible for the detailed design, the final construction drawings and the manufacturing.

Initially, several simulations will be carried out with SAP2000, adding the permanent and variable actions, choosing sections and starting material qualities and checking the Ultimate Limit States, as well as the Serviceability Limit States. Once these are fulfilled, the second step is the complete 3D design with the help of Solidworks.

An alternative calculation, but linked to the reaction results obtained, is the rotation system of the beam on which the solar panels rest. This rotation is carried out to increase the efficiency of the sunlight, but will pose a problem due to the torsional stresses generated by the suction wind. The objective in this section will be the choice of the electrical system, its installation and coupling with the set previously calculated and designed to achieve the rotation. As a novelty, the articulated column-beam connection will not only allow rotation on one axis, but also at almost all angles so that no overvoltage is generated.

In conclusion, it can be summarised that the synthesised objective is the integral calculation of the structure, the integral calculation of the rotation together with the welded assembly dedicated to it and the final obtaining of plans for its manufacture and total installation. The project does not belong to any company or firm, it enjoys freedom of open ideas, questions generated during the development and originality of resolution of the same.