Respuesta breve: un panel solar montado en la parte superior de un poste de farola es una vela. En nuestros ejemplos, eleva el momento de viento en la base del poste 3,5 a 4,6 veces en comparación con una luminaria LED sola. Un poste elegido para una luz alimentada por red generalmente no es lo suficientemente resistente para una farola solar dividida: especifique el tamaño del panel, la velocidad del viento y la altura, y solicite el cálculo.
Los compradores a menudo piden “poste de 8 m, panel de 200 W” como dos artículos separados. El poste, el soporte, la placa base y los pernos de anclaje deben verificarse juntos para el panel realmente instalado y el viento en el sitio. Este artículo muestra la magnitud del efecto con un cálculo simple.
Cifras clave
- La presión del viento aumenta con el cuadrado de la velocidad del viento: aproximadamente 670 Pa a 33 m/s (120 km/h) y 1.080 Pa a 42 m/s (150 km/h).
- Un panel de 1 m² en la parte superior de un poste de 8 m añade aproximadamente 0,9–1,4 kN de fuerza horizontal a esas velocidades, actuando a más de 8 m por encima de la base.
- Momento en la base para un poste de 8 m: 2,9 kNm con solo una luminaria LED, 10,1 kNm con un panel de 1 m² a 33 m/s.
1. El cálculo
Para cada elemento, la fuerza horizontal F = q × Cf × A, donde q = ½ ρ v² es la presión del viento (ρ = 1,225 kg/m³), Cf el coeficiente de fuerza y A el área expuesta. Usamos Cf = 1,3 para un panel inclinado, 1,0 para la luminaria LED y 0,8 para un fuste redondo cónico. El momento en la base es la suma de cada fuerza por su altura sobre la base. El módulo de sección elástico requerido es el momento por un factor de seguridad combinado de 1,5, dividido por el límite elástico del acero Q355 (355 MPa).
Esta es una verificación simplificada para mostrar órdenes de magnitud. Un cálculo de diseño sigue la norma local (por ejemplo, EN 1991-1-4 o ASCE 7), con categoría de terreno, factor de ráfaga, efectos dinámicos y fatiga, y verifica el soporte, la abertura de la puerta, la placa base, las soldaduras y los pernos de anclaje, así como el fuste.
2. Tabla de ejemplo
| Altura del poste | Área del panel | Velocidad del viento | Momento en la base, solo luminaria LED | Momento en la base con panel | Proporción del panel | Módulo de sección requerido | Ejemplo de sección redonda en la base |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 m | 0,7 m² (aproximadamente 100 W) | 33 m/s | 1,5 kNm | 5,3 kNm | 72 % | 22 cm³ | 130 mm × 2,5 mm |
| 6 m | 0.7 m² | 42 m/s | 2,4 kNm | 8,6 kNm | 72 % | 36 cm³ | 130 mm × 3 mm |
| 8 m | 1,0 m² (aproximadamente 200 W) | 33 m/s | 2,9 kNm | 10,1 kNm | 71 % | 43 cm³ | 160 mm × 2,5 mm |
| 8 m | 1.0 m² | 42 m/s | 4,7 kNm | 16,4 kNm | 71 % | 69 cm³ | 160 mm × 4 mm |
| 10 m | 2,0 m² (dos paneles) | 33 m/s | 5,0 kNm | 22,9 kNm | 78 % | 97 cm³ | 190 mm × 4 mm |
| 10 m | 2.0 m² | 42 m/s | 8,1 kNm | 37,1 kNm | 78 % | 157 cm³ | 220 mm × 5 mm |
Cálculo propio. Eje modelado como tubo redondo cónico (base 130/160/190 mm, parte superior 70/80/90 mm); centro del panel 0,3 m por encima de la parte superior del poste; cabezal LED 0,15–0,25 m². La sección del ejemplo es el espesor de pared estándar más delgado que cumple el módulo resistente requerido; no es un diseño.
3. Qué le dice la tabla a un comprador
- El panel, no el poste, determina el diseño. Duplicar el área del panel duplica aproximadamente el momento en la base; pasar de 33 a 42 m/s lo aumenta alrededor de un 60 %.
- El espesor de pared por sí solo no es suficiente. A 10 m con dos paneles en una zona de 42 m/s, una base de 190 mm necesitaría más de 6 mm de pared; una base de 220 mm lo consigue con 5 mm. El diámetro es la palanca más eficiente.
- Los pernos de anclaje y las placas base también escalan con el momento. Un poste reutilizado de un diseño de red con la canastilla de anclaje original puede fallar en la cimentación, no en el fuste.
- Las zonas costeras y de ciclones necesitan el mapa de viento local. Mombasa, Dar es Salaam, Lagos y Abiyán son costeras; el norte de Mozambique y Madagascar enfrentan ciclones. No utilice un valor genérico de 120 km/h.
4. Qué incluir en la especificación
| Artículo | Especificar |
|---|---|
| Panel | Potencia, dimensiones, número de paneles, inclinación y altura sobre la parte superior del poste |
| Viento | Velocidad básica del viento y categoría de terreno según el código local, o la velocidad indicada en la licitación |
| Poste | Altura de montaje, sección (redonda u octagonal), grado de acero, diámetro de base y superior, espesor de pared |
| Conexiones | Soporte, espesor de la placa base, número y tamaño de pernos de anclaje, refuerzo de la abertura de la puerta |
| Acabado | Norma de galvanizado por inmersión en caliente y espesor mínimo de zinc; recubrimiento en polvo si se requiere |
| Comprobación | Cálculo de carga de viento para el panel y la luminaria exactos instalados, firmado por el ingeniero del proveedor |
Preguntas frecuentes
¿Puedo poner un panel solar en un poste de alumbrado existente?
Solo después de verificarlo. En nuestros ejemplos, el panel multiplica el momento en la base por 3,5 a 4,6 veces, por lo que un poste existente, sus pernos de anclaje y su cimentación normalmente necesitan un cálculo y a menudo refuerzo o reemplazo.
¿Para qué velocidad de viento se debe diseñar un poste de alumbrado solar?
La velocidad básica del viento en el código nacional para el sitio, ajustada por terreno y altura. Muchas licitaciones indican 120 a 150 km/h; las zonas costeras y de ciclones pueden ser superiores.
¿Es más fácil para el poste una luminaria solar todo en uno?
Normalmente sí, porque el panel es más pequeño y está cerca de la luminaria. Pero las unidades todo en uno grandes aún tienen 0,5–0,8 m² de panel en la parte superior y necesitan la misma verificación.
¿Poste octagonal o redondo?
Ambos funcionan. Para el mismo peso de acero, una sección redonda resiste bien la flexión por viento; las secciones octagonales son comunes en licitaciones y fáciles de conformar. Compare por el módulo resistente en la base, no por la forma.
Cómo ayudamos
Suministramos postes de alumbrado solar con soportes para paneles y postes de alumbrado de acero de hasta 15 m, combinados con nuestras luminarias solares, con cálculo de carga de viento para el panel y la luminaria realmente instalados. Envíenos la altura, el panel y la velocidad del viento.
Fuentes: presión del viento q = ½ρv² con densidad del aire estándar; los coeficientes de fuerza son valores típicos utilizados en EN 1991-1-4 para placas planas y cilindros circulares; límite elástico del acero Q355 según GB/T 1591. La tabla desarrollada es nuestro propio cálculo con fines ilustrativos. Relacionado: altura y separación de postes, todo en uno vs. luminarias solares divididas.