Las pruebas demuestran que los tableros de partículas aglomeradas con cemento pueden reducir la propagación de las llamas en los sistemas fotovoltaicos instalados en tejados

Investigadores del Instituto Danés de Tecnología contra Incendios y Seguridad (DBI) han publicado los resultados de las pruebas iniciales en las que se investiga cómo un tablero de partículas aglomeradas con cemento (CPB) de 12 mm, instalado entre una membrana de cubierta combustible y el aislamiento subyacente, afecta a la propagación del fuego. Han descubierto que el CPB puede reducir la probabilidad de que se produzca una propagación autosostenida de las llamas bajo los sistemas fotovoltaicos instalados en tejados.

Los investigadores clasifican las instalaciones en tejados como sistemas fotovoltaicos aplicados al edificio (BAPV), en los que los módulos fotovoltaicos se añaden a la envolvente del edificio, a diferencia de los sistemas fotovoltaicos integrados en el edificio (BIPV), en los que los componentes fotovoltaicos forman parte de la propia envolvente del edificio.

El análisis se basa en siete ensayos encargados por la Asociación Alemana de la Industria de la Espuma Rígida (Industrieverband Hartschaum, IVH) y la Asociación Europea de Fabricantes de Poliestireno Expandido (EUMEPS). Los ensayos se llevaron a cabo en la Troned Training Factory, situada en el Twente Safety Campus de los Países Bajos, entre octubre de 2024 y abril de 2025.

La empresa Kiwa BDA, especializada en certificación y ensayos, llevó a cabo las pruebas y facilitó seis informes de ensayo a la IVH y a la EUMEPS. Posteriormente, ambas asociaciones compartieron los informes, los vídeos de las pruebas y los datos de los termopares con el DBI, cuyos investigadores también presenciaron en persona las siete pruebas.

«El creciente despliegue de instalaciones fotovoltaicas en tejados hace que sea cada vez más importante abordar la seguridad contra incendios a nivel del sistema», declaró Emanuela Gallo, directora de asuntos técnicos de la UE en EUMEPS, a pv magazine. «Nuestras pruebas indican que el comportamiento frente al fuego depende de la interacción entre la membrana del tejado, las capas protectoras, el aislamiento y la configuración del sistema fotovoltaico, más que de las propiedades de un componente individual por sí solo».

Configuración experimental

Todas las pruebas se realizaron en conjuntos de tejados cuadrados de 7 m × 7 m, con paneles fotovoltaicos sin lastrado y orientados de este a oeste. En las cuatro primeras pruebas se utilizaron cuatro módulos en una configuración de 2 × 2, mientras que en las tres siguientes se utilizaron 12 módulos en una configuración de 4 × 3.

En todas las pruebas, un quemador de gas de 15 kW sirvió como fuente de ignición inicial y funcionó durante 10 minutos. El quemador cuadrado se colocó a 80 mm por encima de la superficie del tejado, debajo de un módulo fotovoltaico situado en la esquina del conjunto y en el punto medio del borde largo del módulo. La distancia horizontal entre el borde inferior del módulo y el borde más cercano del quemador era de 120 mm.

Vista lateral parcial del conjunto fotovoltaico orientado de este a oeste, tomada de una prueba con 12 módulos fotovoltaicos

Las siete pruebas se dividieron en tres grupos para evaluar el efecto de añadir una capa de CPB de 12 mm al conjunto del tejado.

En la prueba de referencia se utilizó una membrana de PVC para tejados de 1,8 mm, dos capas de vellón de vidrio y aislamiento de EPS, sin CPB. El espesor del aislamiento de EPS osciló entre 100 mm y 260 mm para reflejar los diferentes requisitos energéticos de los edificios, aunque los investigadores no evaluaron el efecto del espesor total del aislamiento sobre el comportamiento frente al fuego.

En cuatro ensayos se utilizó una configuración similar, pero se añadió el CPB de 12 mm entre la membrana de PVC y el aislamiento de EPS.

Dos ensayos de referencia examinaron materiales de cubierta y aislamientos alternativos. En uno de ellos se sustituyó la membrana de PVC por un revestimiento de cubierta bituminoso combinado de 8,2 mm de espesor, conservando el CPB y el aislamiento de EPS. En el otro se utilizó la membrana de PVC con aislamiento de lana mineral en lugar de EPS y no se incluyó el CPB.

La configuración de referencia correspondía a una cubierta con una plataforma de hormigón portante, mientras que las demás configuraciones representaban conjuntos de cubierta ligeros soportados por una plataforma trapezoidal de acero.

Se instalaron termopares en interfaces seleccionadas dentro de los conjuntos de cubierta para medir las temperaturas y complementar las observaciones visuales durante y después de los ensayos. En cada ensayo se utilizaron 27 o 30 termopares, dependiendo de si el conjunto fotovoltaico constaba de cuatro o doce módulos.

Resultados

Los siete ensayos dieron lugar a tres resultados: propagación de la llama por debajo de todos los módulos fotovoltaicos y hacia el aislamiento, propagación de la llama por debajo de todos los módulos sin llegar al aislamiento, o ausencia de propagación autosostenida de la llama tras apagar el quemador.

Ninguno de los ensayos mostró una propagación autosostenida significativa de la llama más allá del conjunto fotovoltaico.

En la prueba de referencia, el fuego se propagó por debajo de los cuatro módulos e inicialmente prendió fuego al aislamiento de EPS. Sin embargo, el EPS se derritió alejándose de las llamas y se autoextinguió, lo que impidió una mayor propagación dentro del aislamiento.

La incorporación de la capa de CPB de 12 mm entre la membrana de PVC y el aislamiento de EPS impidió la propagación autosostenida de las llamas en tres de las cuatro pruebas, y los daños causados por el fuego se mantuvieron localizados en torno al módulo situado sobre el quemador de gas. En la cuarta prueba, las llamas se propagaron por debajo de todos los módulos fotovoltaicos, un resultado que los investigadores atribuyeron a unas cargas de viento más elevadas. Incluso en este caso, el EPS subyacente solo se vio afectado directamente debajo del quemador.

Según los investigadores, los resultados indican que el CPB actuó como disipador de calor, absorbiendo energía térmica y reduciendo la transferencia de calor al aislamiento de EPS.

Cuando se sustituyó la membrana de PVC por una cubierta de betún más gruesa, las llamas volvieron a propagarse por debajo de todos los módulos, aunque los daños en el EPS se limitaron a la zona situada debajo del quemador. La propagación autosostenida de las llamas también se produjo en la prueba en la que se utilizó una membrana de PVC sobre aislamiento de lana mineral. Dicha prueba se interrumpió tras 11 minutos, una vez que se confirmó la propagación del fuego entre las secciones del parque fotovoltaico.

Los investigadores afirmaron que los resultados muestran que las propiedades térmicas del material situado directamente debajo de una membrana fina de PVC pueden influir significativamente en la propagación de las llamas. Concluyeron que el CPB puede reducir la probabilidad de una propagación autosostenida de las llamas al actuar como disipador de calor y limitar la transferencia de calor entre la membrana de cubierta y el aislamiento de EPS.

«Por lo tanto, los resultados deben considerarse como una base para un debate técnico y más ensayos, más que como prueba de una solución definitiva o de una configuración de cubierta aprobada», afirmó Gallo. «En términos más generales, nuestros hallazgos respaldan la evaluación de la seguridad contra incendios de los sistemas fotovoltaicos en cubiertas a nivel del sistema completo de cubierta y fotovoltaica, y ponen de relieve la necesidad de realizar más ensayos y de contar con métodos de evaluación armonizados».