Cálculo de un invernadero de tubos estructurales
Sobre el cálculo del invernadero de tubos estructurales
Esta calculadora calcula la geometría de un invernadero arqueado fabricado con tubo de acero rectangular y devuelve las áreas principales, el volumen, la longitud del arco y la longitud total de los elementos del armazón. El cálculo es adecuado para un dimensionamiento preliminar, para estimar la cantidad de tubo y de revestimiento en paneles, y para preparar un plano acotado antes de la fabricación.
El modelo del invernadero se considera como un cuerpo con una sección transversal constante a lo largo de toda su longitud. Esto permite calcular de forma inequívoca la superficie del suelo, la superficie de los testeros, la superficie de la envolvente, el volumen interior y la longitud aproximada del tubo para marcos y secciones.
Valores orientativos y recomendaciones
Modelo geométrico
Forma de la sección transversal. La calculadora considera la vista frontal como una combinación de una parte rectangular inferior y una parte arqueada superior. Las dimensiones de entrada son la longitud del invernadero A en mm, la anchura B en mm, la altura total H1 en mm y la altura de la pared recta H2 en mm. La altura de la parte arqueada se toma como h = H1 - H2.
Arco. La parte superior de la vista frontal se calcula como un arco circular que pasa por los puntos superiores de las paredes laterales rectas. Para este arco, primero se determina el radio a partir de la anchura B y de la flecha del arco h.
R = B2 / (8h) + h / 2
Ángulo central del arco. Después de obtener el radio, se calcula el ángulo correspondiente a la parte arqueada. Este ángulo se utiliza después tanto para la longitud del arco como para el área del segmento.
θ = 2 arsin(B / (2R))
Área, volumen y envolvente exterior
Superficie del invernadero. La superficie de base se calcula como un rectángulo en planta. Este valor muestra la huella ocupada por el invernadero en la parcela.
S = A x B
Área de un testero. Un testero está formado por un rectángulo de anchura B y altura H2 y por un segmento circular de altura h. El área del segmento se determina usando el radio R y el ángulo θ.
Sseg = R2 x (θ - sinθ) / 2
Sfacade = B x H2 + Sseg
Volumen del invernadero. Como la sección transversal no cambia a lo largo de la longitud, el volumen interior se calcula multiplicando el área de un testero por la longitud del invernadero.
V = Sfacade x A
Área de cubierta y de superficies laterales. En un invernadero arqueado, la envolvente longitudinal exterior se calcula como la longitud del invernadero A multiplicada por la longitud del arco de una sección transversal. Este resultado incluye la cubierta y ambas superficies laterales curvas, sin contar los testeros.
Larc = R x θ
Sroof = A x Larc
Área de los testeros. El área total de ambos testeros es igual al doble del área de un testero.
Sfacades = 2 x Sfacade
Área total. El área exterior total de revestimiento se obtiene sumando el área de la envolvente longitudinal y el área de ambos testeros.
Sfull = Sroof + Sfacades
Perímetros y longitud del arco
Perímetro en planta. El valor del perímetro se refiere a la base del invernadero y se calcula como el perímetro de un rectángulo con longitud A y anchura B. Es útil para una estimación preliminar del bastidor de base, del contorno de cimentación o de la longitud total del borde perimetral.
P = 2 x (A + B)
Perímetro de sección. El valor llamado "perímetro de sección" corresponde a la longitud de un arco transversal del invernadero. En la práctica, es la longitud de tubo necesaria para fabricar un marco arqueado sin elementos interiores de arriostramiento.
Lógica del cálculo del armazón
Secciones transversales. El número de marcos transversales se determina dividiendo la longitud del invernadero en secciones laterales. Cuantas más secciones haya a lo largo de la longitud, menor será la separación entre marcos y mayor será el número total de arcos transversales y elementos longitudinales.
Testeros. Para los testeros, la calculadora tiene en cuenta el contorno exterior de cada testero, el hueco de puerta y los elementos interiores según el número especificado de secciones horizontales y verticales. Ambos testeros se consideran geométricamente idénticos.
Paredes laterales. Para cada lado longitudinal, la calculadora suma los elementos longitudinales a lo largo de la longitud del invernadero y los montantes verticales según el número especificado de secciones. El resultado se duplica después porque hay dos paredes laterales.
Longitud total de material del armazón. La longitud total de tubo se obtiene sumando las longitudes de los marcos transversales, los elementos de los testeros, los elementos laterales y el marco de la puerta. Esta es la longitud medida a lo largo de los ejes de las barras, por lo que al comprar material es habitual añadir una reserva de fabricación para corte, ajuste y desperdicio. En la práctica, se suele usar una reserva de alrededor del 5% para cortes sencillos y de alrededor del 10% cuando hay muchas uniones y piezas recortadas.
Qué no se incluye en el cálculo
Verificación estructural. La calculadora no dimensiona la sección del tubo para cargas de nieve, viento o montaje y no comprueba la estabilidad del armazón. Calcula geometría, áreas, volumen y longitudes de elementos, no la capacidad portante de la estructura.
Tamaño del tubo. El tamaño del tubo en mm se utiliza para el dibujo y la representación visual de los elementos, pero no sustituye un cálculo estructural completo del armazón metálico. En una estructura real con revestimiento y cargas reales, la sección debe comprobarse por separado.
Referencias normativas. Para la verificación de proyecto de un armazón de acero para invernadero en Europa, es habitual remitirse a EN 1993-1-1 Eurocódigo 3. Proyecto de estructuras de acero. Parte 1-1. Reglas generales y reglas para edificación, a EN 1090-2 Ejecución de estructuras de acero y de aluminio. Parte 2. Requisitos técnicos para estructuras de acero y, para estructuras de invernadero, también a EN 13031-1 Invernaderos. Diseño y construcción. Parte 1. Invernaderos de producción comercial. Estos documentos se utilizan para verificar resistencia, estabilidad, aptitud de servicio y requisitos de fabricación, mientras que esta calculadora realiza un cálculo geométrico y de cantidades.
FAQs
¿Por qué es importante la longitud del arco en un invernadero de tubo de acero rectangular?
La longitud del arco es necesaria para dos tareas al mismo tiempo: calcular un marco transversal y determinar el área de la envolvente exterior. Ayuda a estimar tanto la longitud de tubo para un arco como la cantidad de revestimiento para la superficie arqueada.
¿Cuál es la diferencia entre la superficie del invernadero y el área total?
La superficie del invernadero es la superficie de base en planta, es decir, longitud multiplicada por anchura. El área total es toda la superficie exterior que debe cubrirse con material: la envolvente arqueada más los dos testeros.
¿Se puede usar este cálculo directamente para comprar tubo de acero rectangular?
La calculadora ofrece una buena estimación preliminar de la longitud total de tubo, pero es mejor añadir una reserva para cortes y uniones antes de comprar. Si la estructura se va a fabricar con longitudes comerciales estándar, también es útil comprobar el esquema de corte de cada elemento.
¿La calculadora tiene en cuenta la puerta del invernadero?
Sí, la longitud total del armazón incluye el marco de la puerta según las dimensiones de puerta especificadas. Al mismo tiempo, el cálculo sigue siendo geométrico y no evalúa refuerzos independientes, bisagras, arriostramientos diagonales ni el tipo exacto de conjunto de puerta.
¿Es esta calculadora adecuada para comprobar la fiabilidad del invernadero bajo cargas de nieve y viento?
No, esta calculadora no sustituye una comprobación de capacidad estructural. Las cargas de nieve, las cargas de viento, la selección del espesor de pared del tubo y la verificación de estabilidad requieren un cálculo de ingeniería independiente según las normas europeas para estructuras de acero e invernaderos.