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Guía de preensamblaje de estructuras de montaje para paneles solares: qué configuración es la más adecuada, qué factores influyen en el coste por vatio y qué pruebas de calidad debe exigir antes de comprar.

Diseño de preensamblaje para instalación en campo

Cada hora de trabajo de ensamblaje que se traslada de la obra a la fábrica supone una hora de mano de obra en obra eliminada, y la mano de obra en obra es el insumo más costoso y menos controlable en la instalación de estanterías. El preensamblaje es el proceso que permite realizar esa transferencia, y el nivel de preensamblaje es una decisión de diseño con una respuesta cuantificable.

La limitación no radica en la ambición, sino en el transporte: una unidad preensamblada debe caber en un contenedor o en un camión, poder levantarse en obra y resistir la manipulación. Estos límites establecen el máximo, y dentro de ellos, el nivel óptimo depende del coste relativo de la mano de obra en fábrica y en obra para el proyecto específico.

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Por qué esto es difícil

El premontaje resulta rentable gracias a la reducción de la mano de obra en la obra, y los mecanismos que lo limitan son físicos más que financieros.

  • El coste de la mano de obra por hora en la planta suele ser varias veces superior al coste de la mano de obra en la fábrica, por lo que la mano de obra transferida a la fábrica supone un ahorro multiplicado.
  • El montaje en campo se realiza en condiciones climáticas adversas, en altura y, a menudo, bajo presión de tiempo, todo lo cual reduce la productividad y aumenta el retrabajo.
  • Los límites de volumen y peso para el transporte limitan el nivel de preensamblaje, ya que un subconjunto más grande se empaqueta de forma menos compacta.
  • La capacidad de elevación en obra limita el peso unitario, y un subconjunto que no puede ser levantado por el equipo disponible no está preensamblado en ningún sentido útil.
  • La acumulación de tolerancias se reduce mediante el ensamblaje en fábrica, porque el trabajo basado en plantillas mantiene dimensiones que el trabajo en obra no puede
  • El valor óptimo difiere según el mercado, ya que depende totalmente de la relación entre el costo de la mano de obra en fábrica y en campo en el país de destino.

Requisitos de ingeniería

Estos son los datos de entrada que determinan el nivel de preensamblaje adecuado.

  • Tarifa de mano de obra en obra y productividad esperada para cada operación de ensamblaje, de modo que se pueda calcular el valor de eliminar el trabajo en obra.
  • Modo de transporte y dimensiones del contenedor, con el tamaño y peso máximos de la unidad que se pueden enviar.
  • Equipos de elevación disponibles en el lugar y el peso máximo que puede manejar por unidad.
  • Secuencia de montaje y estructura de los frentes de trabajo, ya que el premontaje debe coincidir con la forma en que se construye realmente en la obra.
  • Requisitos de tolerancia en cada interfaz, ya que el ensamblaje en fábrica es más valioso donde se acumulan las tolerancias.
  • Condiciones del sitio, incluyendo la exposición a la intemperie, el acceso y la disponibilidad de un área de preparación segura.
Diseño de preensamblaje para instalación en campo - detalles de instalación

Guía de selección: compare el costo por hora de mano de obra en fábrica y en campo antes de decidir el nivel. La respuesta correcta varía según el mercado, y un nivel elegido sin tener en cuenta esta relación es una preferencia, no una decisión.

Cómo lo resolvemos

  • Unidades de subensamblaje diseñadas al mayor tamaño que permiten el transporte y la elevación en obra, aprovechando al máximo la transferencia de mano de obra dentro de los límites físicos.
  • Ensamblaje de plantillas en fábrica para las interfaces donde se acumulan las tolerancias, de modo que el trabajo en obra comience a partir de una geometría inicial precisa.
  • Los kits están etiquetados y empaquetados según la secuencia de instalación, de modo que los equipos los ensamblan en lugar de buscarlos.
  • Los lotes de pernos y sujetadores se suministran adaptados a cada subconjunto, lo que elimina la necesidad de clasificación en obra y reduce el riesgo de utilizar sujetadores incorrectos.
  • Retoques y detalles de juntas diseñados para su finalización en fábrica, de modo que queden las mínimas operaciones posibles en obra.
  • Manual de instalación que indica el nivel de preensamblaje, el equipo necesario y la producción diaria prevista por equipo.

Más allá de la estructura

  • El plan de premontaje se revisa en función del programa de construcción, ya que el nivel también determina cuánta área de preparación necesita el sitio.
  • Apoyo durante los primeros frentes de trabajo, donde un supervisor capacita al equipo en la secuencia de montaje antes de que se convierta en rutina.

Puntos de referencia

Los ejemplos que se muestran a continuación son proyectos de referencia del sector, documentados públicamente y de tipo y escala similares, que se citan para ilustrar la práctica de la ingeniería. No constituyen nuestro historial de proyectos.

  • Un proyecto de 200 MW en Australia donde los subconjuntos se dimensionaron según las dimensiones máximas del contenedor, transfiriendo una parte sustancial del atornillado en obra a la fábrica.
  • En un proyecto de 150 MW en Chile, la capacidad de elevación en obra, y no el volumen de los contenedores, determinó el límite de preensamblaje, por lo que el diseño se ajustó en consecuencia.
  • Un programa de 250 MW en Oriente Medio donde las interfaces con tolerancias críticas se ensamblaron en fábrica mediante plantillas, lo que redujo las repeticiones de trabajo durante las primeras semanas de instalación.

Normas y cumplimiento

  • Las cargas de viento según la norma ASCE 7 / EN 1991 se resuelven teniendo en cuenta el terreno y los factores de exposición específicos del emplazamiento.
  • Compatibilidad de la interfaz del módulo IEC 61215 / IEC 61730 verificada con la hoja de datos de su módulo.
  • Clases de ejecución EN 1090 o AISC para trabajos de acero soldados y atornillados.
  • Galvanizado por inmersión en caliente según ISO 1461, masa de zinc especificada por la corrosividad del suelo y atmosférica.
  • Gestión de la calidad de la producción según la norma ISO 9001 con trazabilidad a nivel de lote.
  • Paquete de documentación CE/EN 1090 cuando los mercados de destino lo requieran.

Seguro de calidad

El control de calidad se basa en puntos de control: verificación de la recepción del material, inspección de soldaduras y posición de orificios durante el proceso, muestreo del espesor del recubrimiento y revisión del contenedor antes del envío. Cada punto de control genera un documento que su equipo de calidad puede archivar, y la inspección previa al envío está abierta a su inspector o a un tercero.

Documentación que usted recibe

La documentación es tan importante como el acero. Con cada entrega, recibirá certificados de prueba de fábrica con trazabilidad a los números de colada; registros de galvanizado por lote según la norma ISO 1461 o la norma que usted especifique; informes de inspección dimensional de las plantillas de preensamblaje; trazabilidad de lotes de pernos y herrajes; planos finales donde se realizaron adaptaciones en obra; y un documento de garantía que detalla los casos de carga cubiertos, la vida útil de diseño y los procedimientos de reclamación. Todo está indexado, por lo que su registro de activos no depende de la memoria de un solo ingeniero.

Planificación de la vida útil y el mantenimiento

La vida útil es un resultado de diseño, no una promesa. La masa de zinc, la clase de recubrimiento de los sujetadores, los detalles del drenaje y el aislamiento de metales diferentes se seleccionan en función de la categoría de corrosividad de su instalación, y el intervalo previsto para el primer mantenimiento se especifica por escrito. Para entornos agresivos, mejoramos el sistema de recubrimiento en la etapa de diseño, lo cual siempre resulta más económico que una modificación posterior.

Costos y consideraciones comerciales

  • El premontaje reduce las horas de mano de obra en obra, y el valor de la reducción depende de la tarifa laboral local más que de la cantidad de trabajo trasladado.
  • El volumen de carga aumenta con el nivel de preensamblaje, por lo que el equilibrio se establece entre la cantidad de contenedores y las horas de mano de obra en el sitio.
  • Los requisitos de área de preparación varían según el tamaño de la unidad, y un área de preparación más grande puede representar un costo en sí misma en sitios con espacio limitado.
  • El ensamblaje en fábrica con tolerancias críticas reduce el retrabajo, un costo que rara vez aparece en un presupuesto y que con frecuencia figura en un presupuesto de construcción.
  • La mejora de la productividad de la instalación es el resultado más cuantificable y debe expresarse como producción diaria por equipo en lugar de como un porcentaje.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto premontaje merece la pena realizar?
En la medida en que lo permitan el transporte y la elevación en obra, y sujeto a la relación costo-beneficio de la mano de obra. El límite físico viene determinado por las dimensiones del contenedor y el equipo de elevación disponible en obra; por debajo de ese límite, la cuestión es económica y depende del costo relativo de la mano de obra en fábrica y en obra. En mercados con altos costos de mano de obra en obra, la solución suele ser el preensamblaje, dentro de los límites de transporte.
¿El preensamblaje reduce el riesgo de calidad?
Reduce el riesgo de tolerancia y el riesgo de retrabajo, ya que el ensamblaje en fábrica con plantillas mantiene las dimensiones que el trabajo en campo no puede. Además, traslada el trabajo a un entorno controlado, lo cual es importante para el retoque del recubrimiento y la correcta aplicación del par de apriete. El principal riesgo residual es el daño por manipulación durante el transporte, que se soluciona mediante el embalaje en lugar de mediante el nivel de ensamblaje.
¿Qué limita hasta dónde podemos llegar?
Transporte y elevación. Un subconjunto que no cabe en un contenedor o que no puede ser elevado con el equipo disponible en obra no es utilizable, por muy eficiente que resultaría su fabricación. En la práctica, estas dos limitaciones establecen el límite máximo, y el análisis económico opera por debajo de este. Cuando un proyecto requiere una capacidad de elevación excepcional, el límite máximo aumenta y se puede incrementar el nivel de preensamblaje.
¿Cómo se decide el nivel de preensamblaje?
Comparando el costo de trasladar la operación a la fábrica con el costo de realizarla en obra, dentro de las limitaciones de transporte y elevación. Esto implica conocer el costo de la mano de obra en fábrica, el recargo por volumen de flete y la tarifa de mano de obra en obra. El resultado es un nivel por familia de componentes, en lugar de un valor único para toda la estructura, ya que la rentabilidad difiere, por ejemplo, entre el ensamblaje del soporte del riel y la instalación del cabezal de la cimentación.
¿El premontaje modifica el programa de la obra?
Sí, y generalmente para mejor, pero también modifica los requisitos de la fase de montaje. Un mayor premontaje implica menos operaciones en obra y una instalación más rápida, con una mayor superficie de montaje y un ritmo de entrega diferente. Ambos efectos deben integrarse en el programa de construcción, ya que una decisión sobre el premontaje sin ajustar la fase de montaje o la entrega simplemente traslada la limitación.

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Lo que necesitamos citar

  • Tarifas de mano de obra en obra y productividad prevista para las operaciones de instalación.
  • Modo de transporte, dimensiones del contenedor y franquicia de carga sobredimensionada.
  • Equipo de elevación disponible en el sitio, con su capacidad
  • Programa de construcción y número previsto de frentes de trabajo

Hable con un ingeniero estructural.

Envíenos las tarifas de mano de obra, las restricciones de transporte y el cronograma, y le enviaremos un nivel de preensamblaje recomendado por familia de componentes, cuantificando los efectos del transporte y la mano de obra.

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