Sistema de proteção dos rastreadores em condição de ventos fortes

Uma das grandes questões ao dimensionar estruturas e rastreadores solares são os esforços que os mesmos recebem do vento.

Como o rastreador e os módulos estão suscetíveis a várias angulações, diversas forças oriundas de ventos podem afetá-los durante o dia.

Vale ressaltar que ventos fortes não são necessariamente tufões, mas também ventos dinâmicos de força moderada.

Alinhando a tecnologia de comunicação e medições em tempo real, os rastreadores solares (trackers) possuem um sistema de proteção que é acionado quando o vento atinge uma determinada velocidade de segurança determinada por projeto ou pelo fabricante.

Quando o sistema é acionado, é definida uma posição angular e os painéis são realocados a uma posição de segurança onde recebem melhor os impactos do vento sem ocasionar danos materiais a estrutura, rastreadores e, por consequência, módulos.

Ventos em regiões do Brasil

Segundo a norma NBR 6123 – Forças devidas ao vento em edificações, os ventos básicos são definidos por regiões, considerando uma rajada de 3 segundos, ocorrida em média uma vez a cada 50 anos, a 10 metros do solo, em campo aberto e plano, podendo ser em qualquer direção.

A norma NBR 6123 define as isopletas (linhas de igual velocidade básica do vento) do território brasileiro. As isopletas definem 5 faixas de velocidades de ventos registradas no território. No mapa abaixo podemos verificar as regiões e os ventos básicos definidos pela norma.

As isopletas definem 5 regiões de ventos no território brasileiro:

• I – Ventos até 30 m/s
• II – Ventos de 30 m/s a 35 m/s
• III – Ventos de 35 m/s a 40 m/s
• IV – Ventos de 40 m/s a 45 m/s
• V – Ventos de 45 m/s a 50 m/s

A figura abaixo ilustra o território do Estado de São Paulo, onde podemos verificar a presença de distintas regiões de ventos, definidas de acordo com as isopletas do território nacional.

A cidade de Campinas (SP), por exemplo, situa-se na região IV, de 40 m/s a 45 m/s. Nessa mesma cidade, entretanto, já foram registrados ventos de até 162 km/h.

Registros de ventos em campo

Os sistemas solares com rastreamento possuem necessariamente uma estação anemométrica para a medição da velocidade do vento. Os anemômetros podem ser giratórios, dotados de pás na forma de copos, ou ultrassônicos, que não possuem partes móveis.

Para que os rastreadores recebam as informações obtidas pelos anemômetros, deve haver uma comunicação entre eles. Uma estação de controle presente na usina solar deve ser responsável por coletar os dados do anemômetro e comandar o recolhimento dos rastreadores em caso de ventos com velocidade acima de um limite pré-determinado.

Os sistemas de controle são acionados de acordo com a situação de risco, podendo ser regulados a partir do histórico do local, tornando os parâmetros de atuação personalizados para cada região e tipo de intempérie climáticas, como por exemplo, o granizo e inundações.

Efeitos dinâmicos do vento

Os fabricantes de rastreadores não consideram o vento como uma carga estática, visto que as incidências de quebra de rastreadores e módulos são majoritariamente oriundas de fenômenos dinâmicos, segundo o estudo da Nextracker “Mitigating Extreme Weather Risk”.

Uma estrutura ressonante, que é o caso das estruturas de rastreadores, e com cargas de ventos dinâmicos, pode sofrer seis vezes mais a ação das cargas exercidas do que uma estrutura não ressonante, evidenciando que um estudo apenas com cargas estáticas não é o suficiente para mitigar os riscos de sinistros.

Posição de segurança

Para cada tipo de intempérie é necessário estudar um ângulo diferente para o recolhimento do tracker à posição de segurança. No caso do granizo, por exemplo, o módulo deve ser regulado para uma posição de alta inclinação angular. Inundações, entretanto, requerem um ângulo de baixa inclinação.

No caso dos ventos, a posição totalmente retraída de 0º não é a mais indicada como se pensava. Os módulos retraídos a essa posição são mais suscetíveis às cargas dinâmicas de vento. Por isso, especialistas recomendam uma posição de segurança de 30º a 60º graus com a face do módulo na direção do vento. Para isso, é importante que a estação anemométrica possua também um dispositivo para a determinação na direção do vento.

Comando e controle

Os comandos podem ser acionados manualmente ou automaticamente pelos operadores quando julgarem necessário. Assim que o modo de retração é acionado, a usina inteira pode alcançar a posição indicada em até três minutos. Abaixo podemos verificar a interface do sistema de navegação da Nextracker, o NX Navigator.