La correcta elección del tipo de cimentación es un aspecto fundamental en la ingeniería civil, especialmente en el diseño y construcción de estructuras sobre terrenos con características geotécnicas específicas. Existen terrenos cuyo comportamiento puede ser especialmente negativo para las estructuras construidas sobre ellos, lo que condiciona el tipo de cimentación a emplear en cada caso concreto. En el ámbito de las instalaciones solares, ya sean seguidores solares o estructuras fijas, la solución más comúnmente utilizada es la cimentación mediante perfiles metálicos hincados en el suelo. Estos perfiles están diseñados para transmitir las cargas laterales, de tensión y compresión de la estructura al terreno subyacente. Sin embargo, en determinadas condiciones, es necesario considerar acciones adicionales que el terreno puede ejercer sobre la estructura.
Un caso bien conocido de terrenos problemáticos es el de las arcillas expansivas. Estas arcillas presentan una capacidad significativa de expansión y contracción en respuesta a variaciones en su contenido de humedad, lo que puede generar presiones ascendentes perjudiciales para las cimentaciones, llegando incluso a levantarlas.
Para mitigar los riesgos asociados con terrenos problemáticos, es esencial realizar una caracterización adecuada del suelo. Antes de llevar a cabo estudios in situ, es recomendable recopilar información de bibliografía especializada que incluya aspectos como topografía, geología, mapas geotécnicos y datos climatológicos. Muchos países cuentan con mapas que recopilan esta información crítica; por ejemplo, el mapa de riesgos por expansividad de arcillas en España, elaborado por el Instituto Geológico y Minero de España, puede ser una herramienta valiosa para identificar áreas potencialmente problemáticas.
Una vez recopilada la información bibliográfica, se debe proceder a una campaña geotécnica en el área del proyecto si se detectan indicios de terrenos expansivos. Durante esta investigación, es fundamental identificar características que indiquen la presencia de arcillas expansivas, como: colores del suelo en tonos grises, verdosos o azulados, la presencia de grietas poligonales en condiciones secas, y un suelo húmedo que se muestre altamente moldeable. La identificación precisa de estas características permite clasificarlas cuatro grupos en función de la expansividad presumible (Grado I, expansividad nula o baja hasta Grado IV, expansividad muy alta). Esta clasificación se basa en parámetros de referencia como el contenido en finos, el límite líquido y el índice plástico, aunque es recomendable realizar ensayos directos para obtener resultados precisos.
Con la caracterización del terreno completada, se procede al diseño de la cimentación. En el caso de postes hincados, la resistencia del terreno a los esfuerzos de extracción generados por la expansividad de las arcillas se debe a la resistencia por fuste, que debe ser capaz de contrarrestar las fuerzas de extracción. Para garantizar la precisión de los cálculos de diseño, todos los parámetros deben estar claramente definidos en el informe geotécnico. Es esencial establecer correctamente la profundidad de la capa activa para evitar un sobredimensionamiento de la estructura.
El problema de la expansividad está intrínsecamente relacionado con los cambios de humedad del terreno. Durante períodos de sequía, el suelo pierde humedad debido a la evaporación, lo que provoca contracción y fisuración. Una vez que las lluvias regresan, el agua puede saturar el suelo, causando un aumento de volumen en la capa activa. Además, la retracción del suelo también plantea riesgos significativos, como el asentamiento diferencial de la estructura y la pérdida de resistencia en la capa superficial del terreno.
Para mitigar estos riesgos, se pueden implementar diversas estrategias: el control de la humedad del terreno mediante un adecuado sistema de drenaje puede evitar la sobresaturación del suelo; el control de compactación puede reducir la densidad del terreno; y, en algunos casos, el reemplazo del terreno con material no susceptible en la zona de la capa activa o la estabilización química de las propiedades del suelo puede ser necesario. Sin embargo, a excepción del sistema de drenaje, que suele implementarse en proyectos fotovoltaicos, estas soluciones pueden aumentar tanto la complejidad de ejecución como los costos del proyecto. Por este motivo, la estrategia principal consiste en contrarrestar la acción de la expansividad mediante la profundización adecuada de los postes hincados.
En conclusión, la gestión adecuada de los riesgos asociados con las arcillas expansivas es fundamental para la construcción de estructuras solares seguras y duraderas. Comprender el comportamiento del suelo y aplicar soluciones efectivas garantiza la integridad y funcionalidad de las plantas fotovoltaicas, asegurando que estas instalaciones cumplan con los estándares de seguridad y rendimiento requeridos en la actualidad.