Ensayo de arrancamiento (pull-out test) en la hinca de parques fotovoltaicos

En un parque fotovoltaico, la estructura de los paneles se apoya en miles de perfiles de acero hincados en el terreno. Antes de clavar el primero de producción hay una pregunta que decide la estructura, el plazo y la máquina: cuánto aguanta un perfil en ese terreno. Eso lo responde el ensayo de arrancamiento, que en obra todo el mundo llama pull-out test o POT. Este artículo explica cómo se hace, qué se mide y por qué su resultado cambia la hincadora que hay que alquilar.

Qué es y para qué sirve

Es un ensayo de campo: se hincan perfiles de prueba en distintos puntos del parque, con el mismo tipo de perfil y el mismo método que se usará en la obra, y después se les aplica una carga creciente mientras se mide cuánto se desplazan. Con el resultado, el ingeniero de la estructura decide:

• la longitud de empotramiento del perfil, es decir, cuánto tiene que ir enterrado;
• si el perfil previsto basta o hace falta uno mayor;
• si el terreno admite hinca directa o hace falta preperforar.

Las cargas que se ensayan son las que sufrirá el perfil en servicio. En los seguidores solares, la que suele mandar no es el peso, que es pequeño, sino el viento: tira del perfil hacia arriba y lo empuja de lado. Por eso los ensayos principales son de tracción y lateral. Un artículo técnico sobre parques en Australia (Zhang y Acosta-Martinez, 2023) lo resume así: en el diseño de los perfiles de seguidores suele mandar el estado límite de servicio, porque lo que hay que garantizar son los desplazamientos que admite el fabricante del seguidor.

Los tipos de ensayo

Los laboratorios españoles que hacen estos ensayos, como Elaborex o Geonor, describen cuatro:

Ensayo	Qué se hace	Dónde se aplica la carga
Tracción (arrancamiento)	Se tira del perfil hacia arriba con un gato hidráulico	Hacia 1,50 m de altura, midiendo el desplazamiento en la base
Carga lateral	Se tira del perfil en horizontal	Hacia 1,00 m de altura, midiendo en la base y, a veces, también arriba
Compresión	Se empuja el perfil contra el suelo	Hacia 1,50 m de altura
Terreno saturado	Se inunda la base del perfil, en un diámetro de unos 400 mm, antes de ensayar	Repite los anteriores en la peor condición del suelo

Antes de cargar se comprueba la posición con GPS, la inclinación del perfil en sus dos ejes y la profundidad real de hinca, y se colocan topes para que el perfil no gire durante el ensayo.

Las normas que se usan

No hay una norma española específica para el ensayo de perfiles fotovoltaicos. Los procedimientos de los laboratorios y de los fabricantes de seguidores se basan en las normas estadounidenses de ensayo de cimentaciones profundas:

• ASTM D3689: carga axial de tracción. Es el ensayo de arrancamiento propiamente dicho.
• ASTM D3966: carga lateral.
• ASTM D1143: carga axial de compresión.

En el procedimiento rápido de la ASTM D3689, la carga se sube en escalones del 5 % de la carga máxima del ensayo y cada escalón se mantiene entre 4 y 15 minutos, anotando el desplazamiento al principio y al final. La descarga se hace en 5 a 10 escalones iguales. Los valores de carga y el desplazamiento admisible no los fija la norma: los da la especificación del proyecto o del fabricante del seguidor.

El mismo artículo de Zhang y Acosta-Martinez señala que no hay consenso sobre cuántos ensayos hacer: unos contratistas revisan entre el 5 y el 10 % de los perfiles y otros el 100 %. Por eso el número de ensayos se fija en cada proyecto, y conviene reunir antes los requisitos de todos los fabricantes de seguidores que se estén valorando.

La hinca de prueba también cuenta

En la misma campaña se registra la hinca de cada perfil de prueba: cuánto tarda en entrar, si llega a la profundidad prevista o se queda antes (el rechazo) y si el perfil sale dañado. El artículo citado explica que el tiempo de hinca de cada perfil se registra para predecir la hincabilidad, y que el tamaño del perfil y la capacidad de hinca a menudo no se cierran hasta la primera tanda de perfiles.

Ese registro solo sirve si se hace con una máquina y un martillo como los de producción. Un perfil que entra sin problemas con un martillo de 1.500 J puede quedarse corto con uno de 950 J, y un rechazo con una máquina pequeña no siempre lo es con una mayor.

Cómo cambia la hincadora que necesitas

El resultado del ensayo se traduce en tres decisiones de maquinaria:

1. La energía del martillo. Si el terreno es duro o el perfil tiene que ir más enterrado, hace falta más energía por golpe. Las hincadoras del catálogo se mueven en tres escalones:

Energía del martillo	Modelos
720 – 950 J	Orteco Smart 750 J, Orteco Smart 950 J, Orteco HD 950 J, Pauselli 400, Pauselli 700, MGI Tonker 830, Turchi 160, Turchi Bacco, Armivan AI950
1.100 – 1.200 J	Orteco HD 1200 J, Armivan AI1200, Gayk HRE 4000 WSP y HRE 5000 WSP con martillo Epiroc IM 405
1.500 J	Orteco HD Pro 5 m 1500 J, Orteco FEX 6 m 1500 J, Armivan AI1500 y las Turchi 260F y 300F en su versión de 1.500 J

Los cabezales vibratorios Movax SG-45V y SG-75V van montados en una excavadora y no trabajan por golpe, sino por vibración; Movax no los clasifica por energía de impacto.

2. La longitud del perfil. Si el ensayo pide más empotramiento, el perfil es más largo y hace falta un mástil que lo admita. Por eso existen modelos como la Orteco HD Pro de 5 m o la FEX de 6 m.

3. La preperforación. Si aparece roca, costra o bolos y el perfil no llega, se preperfora: se hace un taladro, se rellena y se hinca el perfil. Algunas hincadoras, como las Turchi, ofrecen opciones de preperforación en la propia máquina. Si ni así se alcanza la capacidad, el apoyo pasa a ser un micropilote. Ese cambio multiplica el tiempo por perfil y, con él, el número de máquinas y semanas de alquiler.

La guía para elegir hincadora de postes compara todas por energía, peso, potencia y mástil, y en maquinaria para parques fotovoltaicos se explica el resto de la obra.

Preguntas frecuentes

¿Quién hace el pull-out test?

Un laboratorio o una empresa de geotecnia con gato hidráulico, célula de carga y comparadores o sensores de desplazamiento. La hinca de los perfiles de prueba la hace una hincadora como la de producción, que muchas veces se alquila solo para la campaña de ensayos. El resultado lo interpreta el ingeniero de la estructura con los criterios del fabricante del seguidor.

¿Cuándo se hace?

La campaña principal, antes de cerrar el diseño de la estructura y de contratar la hinca, para fijar la longitud del perfil y el método. Durante la obra se repiten ensayos de control sobre perfiles de producción, sobre todo cuando cambia el terreno o se cambia de método (por ejemplo, de hinca directa a preperforación).

¿Qué pasa si el perfil no aguanta la carga?

Se prueba otra solución: más empotramiento, un perfil mayor o preperforación con relleno. Cada opción cambia la máquina. Más empotramiento pide un mástil más largo; un terreno más duro, un martillo de más energía; y la preperforación, una hincadora con perforadora o un equipo aparte.

¿Es lo mismo que la prueba de carga de un pilote?

Es la misma idea con otra escala. El ensayo de carga estática de un pilote de edificación mueve cientos de toneladas y se hace sobre unos pocos pilotes. El pull-out test de un parque solar carga perfiles ligeros con un gato pequeño, y se hace en muchos puntos porque un parque ocupa cientos de hectáreas con terrenos distintos.

¿Tienes un parque en proyecto? Pide presupuesto de alquiler de hincadora para la campaña de ensayos o para la producción, con la provincia, el número de perfiles y el resultado del ensayo si ya lo tienes.

Fuentes

• Elaborex, laboratorio de control de calidad: Pull out test, ensayos en plantas fotovoltaicas.
• Geonor: Pull out test para el sector fotovoltaico.
• Zhang, D. y Acosta-Martinez, H. (2023): Climate change challenges for the geotechnical design of solar farm foundations, 14th Australia and New Zealand Conference on Geomechanics, Cairns.
• ASTM D3689, D3966 y D1143: normas de ensayo de cimentaciones profundas bajo carga axial de tracción, carga lateral y carga axial de compresión. Procedimiento de carga resumido a partir de este procedimiento de ensayo según ASTM D3689-07.