Un año típico no te dice nada del peor día
El dato meteorológico que alimenta el cálculo de energía es un año meteorológico típico: doce meses elegidos por representativos, pensados para que el promedio dé bien. Para la estructura ese dato es inservible por construcción — al armar el año típico, los días extremos se descartan a propósito. El viento que dobla una mesa no aparece en un TMY: hay que ir a buscarlo al registro histórico completo.
Por eso la cadena estructural arranca en otra consulta: la serie de ráfagas máximas diarias a 10 metros del reanálisis ERA5, desde 1991 — unos 34 años de datos, para cualquier punto del planeta y sin API key. De esa serie a los metros de pilote hay cinco pasos, y cada uno es una fórmula corta.
De 34 peores días a una sola cifra: la ráfaga de 50 años
Del registro diario se toma la peor ráfaga de cada año. Esos 34 máximos anuales son la materia prima de la estadística de extremos: se les ajusta una distribución de Gumbel por el método de los momentos y se le pide el nivel de retorno de 50 años — la ráfaga que en promedio se supera una vez cada 50 años, es decir, con un 2 % de probabilidad en cualquier año dado.
Vale ser claro con qué significa «50 años de retorno»: no es una promesa de que pase una sola vez. En una vida útil de 50 años, la probabilidad de ver al menos una ráfaga mayor que la de diseño es del 64 %. La cifra no elimina el riesgo — lo cuantifica, y las normas la combinan con factores de seguridad justamente por eso.
De velocidad a presión: el cuadrado que manda
La velocidad se convierte en presión con la fórmula más vieja de la aerodinámica: q = ½·ρ·V². Para la ráfaga de 29,5 m/s del ejemplo, q = 0,5 · 1,225 · 29,5² ≈ 533 pascales. El detalle que importa es el cuadrado: un 10 % más de viento es un 21 % más de presión. Por eso el paso estadístico anterior no es un refinamiento académico — equivocarse dos metros por segundo en la ráfaga de diseño mueve todas las cargas del parque.
La presión actúa sobre el área de módulos que le toca a cada pilote, con un coeficiente de forma que recoge que la presión neta sobre una placa inclinada no es la dinámica pura: F = q·Cf·A. Con Cf 1,3 y 4 m² tributarios, los 533 Pa se vuelven unos 2,8 kN por pilote. Y un matiz que casi siempre se omite: ρ = 1,225 kg/m³ es la densidad del aire al nivel del mar. A 2.000 metros de altura el aire pesa un 18 % menos y la misma ráfaga empuja un 18 % menos — usar la densidad de nivel del mar en un parque de puna es conservador, no un error, pero conviene saber que el margen está ahí.
La mesa reparte: succión, cortante y vuelco
El viento no empuja hacia donde uno intuye: la fuerza resultante actúa perpendicular al plano de la mesa. El tilt decide en qué se convierte — la componente F·senθ es cortante horizontal y la F·cosθ es succión vertical. Una mesa plana recibe succión pura, que quiere sacar el pilote como un corcho; una mesa muy parada recibe cortante, que quiere doblarlo. Y el cortante no viene solo: actúa a la altura de la resultante — más o menos el reveal más media cuerda — y ese brazo de palanca lo convierte en momento de vuelco en la base.
Esta descomposición explica dos decisiones de diseño que de otro modo parecen arbitrarias. Los seguidores abaten la mesa ante alarma de viento: bajar el tilt achica el cortante y el vuelco, a costa de dejar la succión como carga dominante — el stow no elimina la carga, elige cuál prefiere resistir. Y los parques con reveal alto pagan el despeje con momento: cada centímetro de altura extra multiplica el mismo cortante por un brazo más largo.
El suelo contesta con dos mecanismos distintos
Al cortante el suelo le opone empuje pasivo: la cuña de tierra delante del pilote que hay que mover para que el pilote gire. El modelo clásico es el de Broms para suelos granulares, y su rasgo decisivo es que la capacidad crece con el cubo del empotramiento: H_ult = ½·γ·b·Kp·L³/(e+L). A la succión le opone otra cosa — la fricción del fuste a lo largo del perímetro enterrado — y esa capacidad crece con el cuadrado: T_ult = π·b·K₀·γ·tanφ·L²/2.
Con las dos capacidades resueltas — cada una con su factor de seguridad, típicamente 2 sobre las cargas —, el empotramiento que piden las cargas es el máximo de ambos mecanismos. Y el empotramiento final del parque es el máximo entre esa demanda y el piso geotécnico del suelo: la hinca mínima que el terreno exige aunque no soplara nunca. En el ejemplo que corre por toda esta guía: la ráfaga de 29,5 m/s sobre una mesa a 60° con reveal de 1,92 m y pilote de 140 mm pide 1,66 m — más que el piso de 1,20 m de una arena media. Ahí el viento gobierna, y el pilote crece 46 centímetros que ningún catálogo de suelo hubiera pedido.
Qué dato meteorológico alimenta qué decisión
La cadena estructural es una de las dos vidas que tiene el viento en un parque. La otra — la velocidad media horaria del año típico — no dimensiona nada: enfría los módulos, y un módulo más frío produce más. Conviene tener el mapa completo de qué serie alimenta qué, porque confundirlas es un error clásico: el viento del TMY no sirve para cargas, y la ráfaga de diseño no sirve para energía.
| Dato | De dónde sale | Qué decide |
|---|---|---|
| Ráfaga máxima diaria | Histórico ERA5, ~34 años — consulta aparte del TMY | El viento de diseño: cargas sobre la estructura y empotramiento del pilote |
| Velocidad media horaria (WS10m) | Año meteorológico típico | Refrigeración del módulo → temperatura de célula → energía. No interviene en estructura |
| Temperatura horaria (T2m) | Año meteorológico típico | Temperaturas de diseño de célula: tensión del string en frío extremo y en calor |
| Presión en superficie (SP) | TMY — se descarga, todavía sin consumir | Densidad real del aire para q = ½·ρ·V² y derrateo de equipos por altura |
| Dirección del viento (WD10m) | TMY — se descarga, todavía sin consumir | Direccionalidad de cargas: filas de borde más expuestas, orientación del stow, transporte de polvo |
| Humedad relativa (RH) | TMY — se descarga, todavía sin consumir | Punto de rocío: condensación, ensuciamiento, PID y corrosión de la estructura |
| Radiación de onda larga (IR) | TMY — se descarga, todavía sin consumir | Temperatura de cielo: enfriamiento nocturno del módulo, rocío y escarcha |
Los límites de un cribado
Todo lo anterior es un cribado honesto, no un cálculo firmable, y conviene decir dónde termina. La Gumbel sobre 34 puntos arrastra incertidumbre de muestreo — la cola se estima, no se observa. ERA5 suaviza el terreno local. El modelo de Broms asume suelo granular homogéneo y pilote corto rígido; un perfil con costras, arcillas o napa pide otra cosa. Y ninguna fórmula estática captura los efectos aeroelásticos — el galope y el flameo de las mesas de seguidor con viento de costado, que han tumbado parques con ráfagas por debajo de la de diseño.
El cribado sirve para lo que sirve: dimensionar temprano, comparar sitios con la misma vara, y llegar al estudio geotécnico y al cálculo firmado con las preguntas ya formuladas — cuánto viento, cuánta hinca, qué mecanismo gobierna y cuánto margen hay. Los ensayos de arrancamiento en obra siguen siendo la última palabra sobre lo que el suelo de verdad entrega.