Mai 27, 2020

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Reforço estrutural para a instalação de sistemas fotovoltaicos

Introdução 

A instalação de painéis fotovoltaicos nos telhados das edificações brasileiras tem crescido vertiginosamente por conta de todos os benefícios que a energia solar proporciona – economia na fatura de energia, previsibilidade de gastos, questões ambientais, valorização da imagem da empresa e retorno do investimento garantido, entre outras vantagens. Entretanto, muitas vezes as edificações não estão preparadas para receber a carga adicional dos painéis solares, pois seus telhados e estruturas não foram projetados ou executados adequadamente.

Contextualizando o problema

As estruturas das edificações devem suportar as seguintes cargas:

  • Peso próprio
  • Peso das telhas
  • Utilidades (cargas adicionadas por condutores elétricos, eletrocalhas, tubulação de água e refrigeração, etc)
  • Sobrecarga (carga adicionada por pessoas e equipamentos que irão trabalhar momentaneamente no telhado, itens dependurados nas estruturas - como banners)
  • Cargas adicionais (painéis fotovoltaicos)
  • Ação de ventos

Ao contrário do que se pensa, as ações dos ventos devem ser levadas em consideração também. Na verdade, na maioria dos casos o vento é a carga mais significativa que a estrutura deverá suportar. A norma “ABNT NBR 6123 – Forças devidas ao vento em edificações” determina as considerações que devem ser feitas devidas as forças exercidas pelos ventos nas edificações.

Maiores detalhes sobre normas e questões que devem ser avaliadas podem ser encontradas no artigo Avaliação prévia dos telhados antes da instalação dos sistemas FV http://canalsolar.com.br/index.php/artigos/item/13-avaliacao-previa-dos-telhados

O remédio para garantir que a instalação dos painéis não se torne um pesadelo para o proprietário e para a empresa instaladora é ter uma análise da estrutura por um especialista competente. Essa análise deve acompanhar um laudo com respectiva ART dizendo se a estrutura está pronta ou não para receber a instalação dos painéis fotovoltaicos.

Reforços estruturais

Em vários casos é necessário fazer reforços para que a estrutura suporte a instalação dos painéis. Isso ocorre principalmente em galpões e barracões onde, por motivos de custo, frequentemente as estruturas são projetadas e construídas no limite permitido pelas normas ou mesmo fora das recomendações das normas técnicas.

Quando há a necessidade de reforço, o profissional responsável deve fornecer um memorial de cálculo e um projeto executivo mostrando os detalhes de montagem, além de obviamente fornecer a respectiva ART.

Em geral, os custos com os reforços estruturais não ultrapassam 5% do investimento com o sistema fotovoltaico, estendendo o tempo de payback (tempo de retorno do investimento) em no máximo 2 ou 3 meses. O prazo para a execução do reforço também não é longo, podendo ser realizado em algumas semanas. Deste modo, a realização do reforço estrutural, quando necessário, não inviabiliza o projeto fotovoltaico.

Os custos com os reforços estruturais não ultrapassam 5% do investimento e não inviabilizam o sistema fotovoltaico.

Vejamos alguns exemplos de reforços mais comumente empregados para a instalação dos painéis.

Instalação de pilares

Em alguns casos é necessário instalar pilares para distribuir melhor os esforços diagonais da edificação. Deve-se atentar para o posicionamento dos pilares, pois na maioria das vezes a melhor posição do ponto de vista dos esforços mecânicos não atende as necessidades de fluxo de passagem de pessoas, máquinas e automóveis. Deve-se buscar uma opção que atenda todas as necessidades.

 

Reforço nas terças e tesouras do telhado

As terças são os elementos estruturais nos quais são fixadas as telhas nos telhados. As tesouras, por sua vez, são as estruturas apoiadas sobre os pilares e sobre as quais são montadas as terças. Geralmente as terças é que recebem diretamente as cargas dos painéis, qualquer que seja o método de instalação utilizado (parafusos prisioneiros, flat-rail ou speed-rail). Nestes casos, quando necessário, o reforço consiste em fixar um tubo ou viga em paralelo ao longo de todo o comprimento da terça. A fixação pode ser feita por meio de parafuso ou processo de soldagem. A escolha do método fica condicionada à viabilidade da instalação, levando em consideração o tempo de execução e o ambiente onde será feito (ambiente com materiais inflamáveis, com alto fluxo de pessoas, etc). Em estruturas com forro, pode ser necessário retirar as telhas para executar o trabalho.


Figura: exemplo de reforço realizado nas terças de um telhado de estruturas metálicas.

 

Figura: exemplo de reforço realizado nas tesouras de um telhado de estruturas metálicas.

Alternativa ao reforço

Em alguns casos é possível instalar os painéis sem a realização de reforço. Para tal é preciso trabalhar em um layout do arranjo que distribua os painéis em pontos mais robustos, que suportam a carga adicional -- deve-se, no entanto, realizar o cálculo estrutural para verificar o limite de peso que pode ser aplicado nos elementos. Um exemplo é visto abaixo, onde a análise estrutural mostrou que as terças não suportariam os esforços adicionais devido à instalação dos painéis. Para evitar o reforço nas terças, optou-se por posicionar os painéis alinhados com as tesouras, dentro de uma margem de ocupação máxima de 1,5 m de cada lado.

Figura: exemplo de telhado onde não foi possível realizar reforços estruturais. A opção foi a concentração do peso dos painéis solares sobre os as tesouras estruturais, evitando a sobrecarga das terças.


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Last modified on Terça, 02 Julho 2019 01:29
Bruno Kikumoto

Engenheiro Eletricista (UDESC), Mestrado em Engenharia Elétrica (UNICAMP). Diretor do Canal Solar e professor nos cursos de energia solar na UNICAMP. Especialista em gerenciamento de projetos, inspeção e comissionamento de sistemas fotovoltaicos, com mais de 10 anos de experiência na indústria e no mercado de energia. 

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