Instalación de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) sobre pilotes de tierra: normas europeas

La instalación de sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) sobre tornillos de tierra se rige en la UE por el Eurocódigo 7, relativo al diseño geotécnico de cargas puntuales, y por la norma EN 1990, relativa a las combinaciones de cargas, mientras que las distancias de seguridad contra incendios entre los contenedores se rigen por la normativa nacional de cada Estado miembro.

Dos niveles de regulación: diseño de los cimientos y seguridad operativa

Al igual que en las construcciones de madera, en BESS también se aplica la regla de las dos especialidades. El diseño geotécnico de los cimientos (tornillo, su longitud, capacidad de carga, distribución) se rige por el Eurocódigo 7. El diseño estructural del armazón del contenedor y la combinación de cargas se rigen por la norma EN 1990 y los Eurocódigos relacionados con las estructuras de acero (EN 1993). La seguridad eléctrica y contra incendios del funcionamiento de BESS como equipo tecnológico es un ámbito independiente que, en la UE, se rige por la norma internacional IEC 62933 y la normativa nacional contra incendios; aunque no guarda relación directa con la geotecnia de los cimientos, el inversor y el proyectista deben abordarla de forma paralela.

Eurocódigo 7 — Cargas puntuales de contenedores

El Eurocódigo 7 (EN 1997-1, sección 7 — cimientos con pilotes) se aplica a los tornillos de tierra para sistemas BESS del mismo modo que a otros tipos de cargas. En un artículo aparte se ofrece una descripción general detallada de la norma: El Eurocódigo 7 y los pernos de anclaje al suelo.

Una característica específica de los sistemas BESS es el tipo de carga:

Carga puntual concentrada. A diferencia de una carga distribuida de forma uniforme (por ejemplo, en una estructura fotovoltaica), cada tornillo situado debajo del contenedor BESS soporta una carga unitaria considerablemente mayor, concentrada en unos pocos puntos de apoyo. El ingeniero estructural debe verificar la capacidad de carga tanto de cada tornillo individual como del conjunto (efecto de grupo según la norma EC7, apartado 7.6.2).

Combinación de cargas verticales y horizontales. El viento que incide sobre la pared lateral del contenedor genera una componente horizontal que el tornillo y el cabezal de soporte deben soportar junto con la carga vertical: el método de cálculo DA1 (combinaciones 1 y 2) es la norma en la República Checa, Eslovaquia, Austria y Alemania.

Documentación para cada punto por separado. Dada la mayor carga unitaria, en el sistema BESS es habitual documentar el registro telemétrico (par × profundidad) de cada tornillo individual, y no solo de una muestra; esto sirve como base tanto para el cálculo estático como para el seguro de la inversión.

EN 1990 — Combinación de cargas

La norma EN 1990 (Eurocódigo: Fundamentos del diseño de estructuras) establece cómo combinar las distintas cargas (peso propio, cargas de servicio, viento, nieve y, en su caso, sismicidad) en combinaciones de diseño que deben cumplir tanto los cimientos como la estructura portante.

En el caso del contenedor BESS, son especialmente relevantes:

Carga permanente — el peso propio del contenedor y de las baterías (decenas de toneladas, según el tipo y la composición química de la batería)
Cargas climáticas — el viento que incide sobre la superficie lateral o, en su caso, la nieve acumulada en el techo del contenedor en zonas con una carga de nieve significativa
Cargas extraordinarias — en zonas sísmicas (especialmente en el sur de Europa), complementado con el Eurocódigo 8

Los anexos nacionales de cada país de la UE regulan los coeficientes parciales de carga y las normas de combinación; un proyecto llevado a cabo en la República Checa no puede trasladarse a Alemania o Italia sin modificaciones.

IEC 62933 — Seguridad de los sistemas de almacenamiento de energía en batería (BESS) como equipos tecnológicos

Norma internacional IEC 62933-5-2 (Requisitos de seguridad para los sistemas de almacenamiento de energía electroquímicos integrados en la red) regula la seguridad eléctrica y operativa del propio almacén, pero no la geotecnia de los cimientos. Para el inversor es importante saber que:

La norma IEC 62933 regula las baterías, el sistema de control y la protección contra incendios en el interior del contenedor
El Eurocódigo 7 y la norma EN 1990 tratan sobre los cimientos y la estructura portante
Ambos ámbitos se entrecruzan en la documentación del proyecto, pero se evalúan por separado y, a menudo, por distintos especialistas.

Cimientos de hormigón (zapatas, pilares, vigas) se construyen mediante excavación, refuerzo con armadura de acero y vertido de hormigón. Antes de someterlas a carga, es necesario esperar entre 7 y 28 días a que se endurezcan. La capacidad de carga alcanza entre 20 y 100+ toneladas por punto, pero a costa de unos costes considerablemente más elevados y un tiempo de ejecución más prolongado.

Distancias de seguridad contra incendios — normativa nacional

A diferencia de los Eurocódigos, no existe una norma europea armonizada sobre las distancias de separación entre los contenedores BESS. Este ámbito se rige por la normativa nacional contra incendios y, en la práctica, se evalúa de forma individual con el cuerpo de bomberos local o con un técnico autorizado en seguridad contra incendios de edificios.

Repercusiones prácticas para los proveedores de EPC: Las distancias de seguridad influyen en la distribución de los contenedores en el terreno y, por lo tanto, también en la ubicación de los puntos de cimentación. Recomendamos definir el plan contra incendios antes de que se fije el diseño geotécnico de la cimentación, ya que cambiar la distribución de los contenedores una vez colocados los tornillos de anclaje resulta costoso.

Cómo se abordan los proyectos BESS en los países clave de la UE

República Checa: Diseño geotécnico según la norma ČSN EN 1997. La seguridad contra incendios de BESS la evalúa un especialista autorizado en seguridad contra incendios en edificios (PBS) como parte de la documentación para la licencia de obras.

Alemania: La norma DIN EN 1997 constituye la transposición nacional de la EC7. Las instalaciones BESS que superen una determinada capacidad están sujetas a autorización conforme a la BImSchG (Ley de protección contra las emisiones) y a los requisitos de la VDE en materia de seguridad eléctrica.

Austria: La norma ÖNORM B 4435 complementa el Eurocódigo 7. La evaluación de riesgos de incendio de los sistemas BESS la lleva a cabo el organismo local de bomberos (Landesfeuerwehrverband) en función del tamaño de la instalación.

Francia: La norma NF EN 1997 como transposición nacional. Los sistemas BESS que superen una determinada capacidad entran en el ámbito de aplicación del régimen ICPE (Installations Classées pour la Protection de l’Environnement), con sus propios requisitos en materia de distancias de seguridad y seguridad.

Polonia: La norma PN-EN 1997 como norma nacional. El crecimiento del mercado de sistemas de almacenamiento de energía (BESS) en Polonia viene impulsado por la combinación con proyectos de parques fotovoltaicos; el diseño geotécnico se realiza, por norma general, conforme al Eurocódigo 7.

En todos los países se aplica lo siguiente: los fundamentos geotécnicos según el Eurocódigo 7 + EN 1990 son universales en toda la UE, mientras que las homologaciones en materia de seguridad contra incendios y de funcionamiento siempre las regulan la legislación y las autoridades locales.

Lista de comprobación para el proyecto BESS con tornillos de tierra en la UE

Ficha técnica del contenedor con cargas puntuales del fabricante BESS
Estudio geotécnico del emplazamiento y determinación de la capacidad portante según la norma EN 1997
Cálculo estático de combinaciones de cargas según la norma EN 1990 (incluidas las cargas de viento y, en su caso, sísmicas)
Diseño de cabezales/perfiles de soporte para la transmisión de cargas puntuales al tornillo
Concepto de seguridad contra incendios y distancias de seguridad según la normativa nacional: se debe abordar antes de fijar la distribución
Registro telemétrico de la instalación para cada tornillo (par × profundidad)
Verificación topográfica de la planitud dentro de los límites de tolerancia del fabricante del contenedor
Certificación CE de la perforadora y documentación para la autoridad de obras públicas

Preguntas frecuentes

¿Existe una norma europea única sobre las distancias de seguridad de los contenedores BESS?
No. Las distancias de seguridad las regulan las normas nacionales contra incendios de cada país de la UE, y no una norma europea armonizada. Es necesario consultarlas con el organismo local responsable de la protección contra incendios o con una persona autorizada.
¿En qué se diferencia el diseño geotécnico para un sistema BESS del diseño para una instalación fotovoltaica?
El contenedor BESS transmite la carga a varios puntos concentrados con una carga unitaria mayor, mientras que la estructura FVE distribuye la carga de forma uniforme entre un mayor número de puntos con menor carga. El Eurocódigo 7 aborda ambas situaciones, pero el dimensionamiento de cada tornillo y la evaluación del efecto de grupo difieren.
¿Qué papel desempeña la norma IEC 62933 en el proyecto BESS?
La norma IEC 62933-5-2 regula la seguridad eléctrica y operativa del propio sistema de almacenamiento (baterías, sistema de control, protección contra incendios en el interior del contenedor). No guarda relación con la geotecnia de los cimientos, que se regula en el Eurocódigo 7 y la norma EN 1990.
¿Es necesario recalcular la estática de los cimientos para cada país de la UE?
Los anexos nacionales de los Eurocódigos regulan los coeficientes parciales y las reglas de combinación, por lo que un cálculo estático realizado para un país no es automáticamente válido en otro. Recomendamos consultar con un ingeniero estructural autorizado local.

¿Por dónde seguir?

¿Cómo se lleva a cabo, en la práctica, la instalación de los cimientos para los contenedores BESS?: Almacenamiento de baterías sobre tornillos de tierra

Resumen general del diseño geotécnico según el Eurocódigo 7: El Eurocódigo 7 y los pernos de anclaje al suelo