Resumen de Mitigación de la vibración de una estructura fotovoltaica debida a la acción del viento mediante amortiguadores de masa sintonizada
José Manuel López Collantes, José María Terrés Nícoli, Christian Mans
La profundización en el conocimiento de ingeniería de estructuras, el avance tecnológico y la optimización de los recursos impulsa el desarrollo de estructuras cada vez más ligeras, flexibles y esbeltas. Este hecho las hace más susceptibles de sufrir fenómenos de vibraciones excesivas ante cargas dinámicas. En relación a los sistemas de energía solar fotovoltaica, recientemente se ha asociado la pérdida de su rendimiento a la micro-fisuración de las células que componen los módulos. Su más probable causa es la tensión mecánica debida a las vibraciones del sistema por efecto de la acción del viento. Ante la necesidad de solucionar esta problemática, el presente estudio se centra en atenuar la respuesta estructural ante la acción del viento para minimizar la tensión mecánica en las células. Con este objetivo, se propone una metodología de cálculo dinámico de la respuesta del sistema, fundamentada en el análisis modal realizado mediante elementos finitos. La carga dinámica debida a la acción del viento se introduce a través de los ensayos de un modelo a escala en un túnel del viento de capa límite. La atenuación de la vibración estructural requiere amortiguar la vibración de los modos excitados por la acción del viento. Para identificar estos modos es necesario resolver el sistema de ecuaciones diferenciales de equilibrio dinámico. Para ello se emplean las coordenadas normales, ya que el valor de la coordenada modal asociada con cada modo de vibración proporciona la magnitud de su contribución a la respuesta del sistema. A partir de la consideración de la respuesta obtenida, se procede el cálculo de un sistema de disipación de la respuesta mediante amortiguadores de masa sintonizada. La metodología propuesta se aplicó a una estructura real, una planta fotovoltaica con seguimiento de eje horizontal, para la cual se acometió la reducción de su respuesta actuando sobre los modos de vibración más significativos. En la figura 1 se representa la contribución de los seis primeros modos de vibración a la respuesta dinámica de la estructura. Resolviendo el sistema de ecuaciones diferenciales del movimiento para el conjunto estructura principal-TMD y optimizando los parámetros de diseño de los TMDs, se obtuvo la atenuación mostrada en la figura 2. La metodología propuesta para la identificación y atenuación de vibraciones a causa del viento puede ser aplicada a cualquier otra tipología estructural.
