Dimensionamento de ESTRUTURAS FOTOVOLTAICAS

Para desenvolvimento de um projeto estrutural, se faz necessário uma análise completa, levando em consideração todos os fatores embasados em normas, garantindo a fixação do sistema fotovoltaico como um todo. A SSM Solar do Brasil, sendo pioneira na fabricação de estruturas, preza pela qualidade e segurança dos produtos, sempre buscando a inovação e tecnologia aliados a certificações e laudos estruturais.

Para o dimensionamento de uma estrutura fotovoltaica, seguimos as principais normas técnicas da ABNT para esta finalidade, sendo elas:

• NBR 6123 – Forças devido ao vento em edificações;

• NBR 8800 – Projeto de estruturas de aço e de estruturas mistas de aço e concreto de edifícios;

• NBR 14762 – Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formados a frio.

Durante as etapas de dimensionamento, o projeto passa por várias análises via softwares, onde a análise é realizada considerando as cargas de vento previstas em norma para verificar a integridade da estrutura quando exposta ao pior cenário de vento possível e para que ela não entre em colapso. Tanto ações verticais como ações horizontais, devem ser resistidas pelo sistema estrutural de um edifício.

Essas ações são geradas por cargas que podemos classificar como cargas permanentes e variáveis dependendo das circunstâncias que se encontram, por exemplo: os módulos fotovoltaicos são considerados cargas permanentes, pois estão fixos na estrutura, enquanto o vento são cargas variáveis, podendo oscilar de acordo com a sua velocidade.

Cargas permanentes: são formadas pelo peso próprio de todos os elementos constituintes da estrutura, incluindo os pesos de equipamentos e instalações permanentes suportados na estrutura.

Sobrecarga: de acordo com a NBR8800/2008, admite-se que a ação variável acidental englobe as cargas resultantes de instalações até um limite superior de 0,05 kN/m².

Vento: como o vento tem grande importância no dimensionamento de estruturas metálicas, são usadas como critérios de cálculo as recomendações da NBR 6123/1988 para o correto levantamento das solicitações provocadas pelo vento.

Análise do vento

Para a análise de ventos, é utilizado o software Rwind Simulation, um programa para simulações numéricas de fluxo de vento (Tunel de vento digital) em torno de edifícios ou quaisquer outros objetos gerando cargas de vento, ou seja, forças que atuam sobre esses objetos.

Perfis de vento e diagramas de intensidade de turbulência podem ser gerados de acordo com os seguintes padrões:

Com análise concluída, chegamos na verificação de aprovação onde é avaliado todas as resultantes, por exemplo: resistência à compressão, flexão, torção, momento fletor, esforço cortante, entre outros.

• European Union EM 1991-1-4

• United States ASCE/SEI 7-10

• United States ASCE/SEI 7-16

• Canada NBC 2015

Verificação de cálculo por definições de carga

Entrando, mais afundo nos cálculos, é necessário fazer uma verificação por definições de carga, ou seja, aplicar no software todos os dados já definidos para análise de aprovação da estrutura, considerando: PP = Peso Próprio: Automático pelo software;

• CP1 = Sobrecarga dos Painéis Fotovoltaicos;

• SCU1 = Sobrecarga de utilização conforme norma NBR 8800;

• VENTO = Conforme isopleta de ventos da região de instalação;

Cada componente chega a um resultado de aprovação, considerando que alguns pontos são mais sobrecarregados do que outros. Análise de elementos finitos (FEA).

Este método de análise permite simular como a estrutura se comporta em uma aplicação real. Essa previsão é feita em software que permite a aplicação de carregamento de forças sob a estrutura, as quais podem ser definidas como vibração, calor, vazão de fluidos e outros efeitos. A partir disso, é possível saber se o material irá se comportar da forma que foi projetado.

O FEA possui um alto grau de complexidade. Esse método traz resultantes de comportamentos de peças afetadas pelos efeitos físicos de:

• Tensão Mecânica;

• Vibração Mecânica;

• Fadiga;

• Movimento;

• Transferência de Calor;

• Vazão de Fluidos;

• Eletrostática;

Demonstrando a aplicação desta análise na estrutura fotovoltaica, as cargas pontuais utilizadas são baseadas na área de aplicação, velocidade do vento e o peso dos módulos.

Análise de Von Misses: nesta simulação é possível identificar que o suporte sofre uma tensão máxima nos pontos verdes sendo ela superficial, enquanto a tensão gerada na parte interna da peça fixa na cor azul, assim mostrando que a peça é aprovada.

Análise de Fadiga: mostra que com o tempo o suporte pode começar a deformar nos pontos mais críticos, que estão identificados em vermelho.

Análise de Deslocamento: podemos também identificar a deformação máxima do suporte caso seja extrapolada a carga calculada.

Ensaio de Fadiga

Já com todos os cálculos definidos e aprovados, é feito um protótipo do suporte que posteriormente é submetido ao ensaio de fadiga, onde é aplicado cargas em um corpo de prova que determina a resistência da peça. O ensaio possibilita avaliar diversos fatores na peça, entre eles a tração-compressão, flexão e torção. Esses resultados precisos são essenciais para validação de todo o memorial de cálculo.

Tendo em vista todo esse estudo para o desenvolvimento de projetos e para a fabricação das estruturas fotovoltaicas, a SSM tem alguns diferenciais que se destacam no mercado solar, podendo trazer para seus clientes a qualidade e segurança de um produto com 30 anos de garantia, tempo compatível com a garantia de eficiência dos módulos fotovoltaicos, e um suporte de engenharia fortemente qualificado para acompanhamento dos projetos em execução.