MANUAL DE ENERGIA SOLAR 8 – – FIXAÇÃO DOS MÓDULOS EM E STRUTURAS DE BASE fundamental que os módulos possam dissipar o calor não somente pela frente, mas também por trás. Em consequência, os módulos nunca são colocados diretamente sobre telhas, mas sempre sobre uma estrutura que garanta a circulação do ar por baixo dos módulos, diferente de coletores para aquecimento solar.
Figura 1: Montagem de sistema solar em laje laje
Os princípios para escolher a correta base de fixação são os seguintes: •
da instalação: telhado inclinado, Local laje, solo ou fachada; Forma da fixação, que o local permite; Resistência estrutural da cobertura onde os módulos serão instalados Montagem fixa ou com seguidor do sol; Especificações do fabricante dos módulos.
1. 1. Introdução
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Abordamos nos capítulos anteriores do do manual de energia solar solar as questões elétricas do sistema fotovoltaico. Agora entraremos em questões mecânicas e estruturais: como fixar os módulos em estruturas de base de forma fo rma segura e durável.
Em seguida mostraremos várias tipologias.
A discussão evidencia o fato de que o projeto fotovoltaico é multidisciplinar, requerendo conhecimento de várias áreas.
3. 3. Telhado inclinado
Vale ressaltar que o trabalho na cobertura é tão importante quanto a instalação elétrica do projeto, porém exige muito mais do instalador por causa do desconforto de trabalhar sob o sol, do perigo de trabalhar em altura, e por causa do risco de infiltração com possíveis danos de alto prejuízo. Por isso é frequente ter nas equipes de instalação carpinteiros além de eletricistas.
2. 2. Estruturas de Base
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A instalação de módulos em telhados inclinados ocorre paralela à cobertura. Procuramos a melhor face em relação à irradiação e ao sombreamento, respeitando preferências estéticas e funcionais do telhado. A instalação paralela p aralela ao telhado é leve, simples de executar e causa pouca carga de vento. Essas vantagens, junto à queda de preço dos módulos, fazem com que, hoje em dia, não se corrija mais a orientação ou inclinação da cobertura.
Já aprendemos que as células fotovoltaicas
As condições encontradas são simplesmente avaliadas num software fotovoltaico. Caso
perdem eficiência com o aumento da temperatura (veja (veja terceiro capítulo capítulo)). Por isso é
necessário, aumenta-se a potência do gerador.
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3.2. Telhado ondulado 3.2.
3.1. Telhado de barro 3.1.
Figura 3: Fixação com parafuso prisioneiro em telha te lhado do ondulad ondulado. o. Fonte: Solar Group Co mponentes Figura 2: Compo nentes da estrut estrutura ura de base para telhado de barro
Em telhado de barro, a estrutura é fixada no madeiramento do telhado (figura 2): Ganchos são fixados nos caibros, da forma que eles passem p assem entre uma telha e outra. Ajustes laterais e de altura
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permitem a adequação da estrutura ao telhado; Na parte superior do gancho entra o trilho. Aqui também há ajustes para adequar a distância dos trilhos à especificação dos módulos (veja a seguir); Os grampos seguram o módulo no trilho: o grampo terminal é usado no início e no final de cada fileira, e o grampo intermediário, entre os módulos. O maior desafio na fixação em telhados de barro é a falta de padronização: o formato das telhas •
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Em telhado ondulado usam-se parafusos prisioneiros que atravessam as telhas e que são fixados na estrutura do telhado (figura 3). Os parafusos são oferecidos com diferentes tipos de roscas e pontas na parte inferior, para base de madeira e metal. O comprimento dos parafusos varia também e deve ser escolhido conforme a altura da ondulação das telhas. Na parte superior da rosca é fixado um adaptador fazendo a conexão com o trilho, que é o mesmo da telha de barro. Aliás, o sistema de parafusos pode ser aplicado também em telhados de barro.
3.3. Telhado metálico 3.3.
varia muito, o que dificulta não somente a instalação, mas também a reposição de telhas quebradas. Os sistemas de montagem mon tagem oferecidos no mercado economizam tempo gasto e material empregado e otimizam as ferramentas necessárias. O material mais usado é alumínio para trilhos e grampos, e aço inoxidável, para ganchos e parafusos. É recomendável procurar um fabricante que ofereça consultoria para situações difíceis. Estruturas artesanais de material de qualidade inferior são menos eficientes e comprometem a durabilidade.
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Figura 4: Base em telhado metálico trapezoidal, pronta para receber os módulos. Fonte: TRITEC
No caso de coberturas metálicas, a estrutura é fixada diretamente na telha, exigindo uma espessura mínima do metal de 0,5 mm (verifique no manual da estrutura!). Há opções com trilhos inteiros ou então com peças pequenas de apoio, como no exemplo da figura 4.
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A baixa inclinação deste tipo de telhado compromete a autolimpeza dos módulos e deve ser considerada no plano de manutenção.
4. 4. Laje
Figura 5:Índice de sombreamento em módulos num projeto em laje, causado pela platibanda e pelas outras fileiras. Cálculo no software PV*SOL. p ara laje com dorment Figura 6: Base para dormentes es de concre concreto to como lastro. Fonte: Solar Group
A instalação em laje requer uma base elevada. Como não é aconselhável perfurar a laje, usa-se lastro como ancoragem contra a força do vento (figura 5). Até poucos anos atrás, a inclinação inc linação e a orientação eram determinadas otimizando a geração de energia por cada módulo. Este conceito mudou na decorrência da redução r edução do preço dos módulos. Hoje, a inclinação costuma variar entre 10° e 15°, minimizando assim a carga de vento sem abrir mão da autolimpeza.
mesmo que a sombra so mbra causa perdas nos meses do inverno. É essencial usar um software que permita experimentar de forma rápida alternativas, variando equipamento, conexão elétrica e configuração da montagem elevada (inclinação, orientação, altura, afastamento).
4.2. Base Leste-Oeste 4.2.
Seguindo o mesmo princípio, atualmente as fileiras são alinhadas com a laje, simplificando projeto e instalação e aproveitando melhor o espaço disponível.
4.1. Distância entre Fileiras 4.1. A distância entre as fileiras deve respeitar dois quesitos:
Figura 7: A base Leste-Oeste aproveita melhor o espaço
(2) O aproveitamento energético: havendo espaço sobressalente vamos distanciar mais as fileiras e evitar o sombreamento entre elas (veja 6)). figura 6 e e capítulo 6
Já bastante popular na Europa, a base LesteOeste começou a chegar ao Brasil. Ela aproveita melhor o espaço disponível, por economizar um corredor a cada duas fileiras. Outra vantagem é a proteção melhor do cabeamento contra eventuais intervenções por pessoas não capacitadas.
Em espaços apertados e quando o objetivo do cliente for gerar o máximo de energia, então será necessário aumentar o número das fileiras,
No nosso país, próximo ao equador, esta base pode ser instalada em qualquer orientação. Use o software para simular o rendimento anual.
(1) A movimentação dos técnicos durante a instalação e manutenção (mín. 50 cm).
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Algumas bases, como a da figura 7, economizam material, mas devem ser homologadas pelo fabricante do módulo. Vale lembrar que os módulos de diferentes orientações não devem ser conectados juntos, 6.. como descrito no no capítulo 6
várias desvantagens que comprometem a viabilidade: O formato das telhas dificilmente é o mesmo do telhado existente e demanda uma reconstrução; A reposição de telhas danificadas será
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restrita ao do mesmo modelo e depende da existência fornecedor; Cada telha representa, em termos elétricos, um módulo e é equipado com dois conectores, aumentando assim os riscos de má conexão; Mesmo com uma ventilação interna, as telhas esquentam mais do que os módulos comuns, causando perdas adicionais. O calor ainda é transferido à própria edificação, um efeito indesejado no nosso país tropical; A manutenção e a simples limpeza das telhas requer técnicos capacitados.
5. 5. Estruturas em Solo
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6.2. Estacionamento 6.2.
Figura 8: Planta fotovoltaica em solo
Usinas fotovoltaicas de grande porte usam estruturas específicas que requerem estudos geológicos e máquinas especiais. A maioria delas usa mesas que seguem o percurso do sol ao longo do dia (seguidor/tracker (seguidor/tracker ). ).
Para estacionamentos com cobertura fotovoltaica e carports (vagas individuais) existem no mercado estruturas específicas com vedação entre os módulos. Consulte os fabricantes para obter mais informações.
Em usinas de pequeno porte, como trabalhadas nesta série de capítulos, usam-se soluções mais simples, normalmente bases fixas com fundação
6.3. Fachadas 6.3.
de concreto. Neste caso, o layout das mesas é adequado ao layout elétrico, da forma que uma mesa comporte strings inteiros.
cobrindo muros, ou translúcidos, em substituição a vidros. Como a fachada recebe menos irradiação do que a cobertura, fica difícil viabilizar uma usina vertical somente pela energia gerada.
Fachadas podem receber módulos opacos,
6. 6. Outras Estruturas 6.1. Telhas fotovoltaicas 6.1. Telhas fotovoltaicas têm gerado grandes expectativas por serem consideradas mais bonitas do que módulos comuns, em função de sua integração arquitetônica. No entanto, há
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Figura 9: Princípi Pr incípios os da disposi disposição ção do arran ar ranjo jo no telhado telhado
O cálculo da viabilidade é diferente em casos de construções novas ou em retrofit de prédios: o custo adicional da função fotovoltaica, quando
permitida para fixação (fig. 10). Esta faixa precisa ser respeitada para assegurar a resistência física da instalação e para manter as condições de
comparado com uma fachada comum, pode trazer um retorno financeiro interessante.
garantia – é frequente observar erros em fotos divulgadas pelos instaladores.
Além disso ocorre uma valoração do prédio pelo aspecto de sustentabilidade.
7.2. Disposição no telhado 7.2. A figura 9 mostra os princípios do projeto físico do arranjo fotovoltaico:
7. 7. Projeto e Execução O objetivo da base é oferecer sustentação aos módulos pela vida útil deles, estimada em mais de 25 anos. Esta responsabilidade justifica um planejamento detalhado do projeto que tornará a execução mais segura e rápida.
7.1. Faixa para Fixação do Módulos 7.1.
Os trilhos são montados paralelos às ripas; Os pontos de apoio dos trilhos (ganchos ou parafusos) devem ser distribuídos conforme especificações do fabricante do sistema de base. A distância mínima depende, principalmente, da resistência do próprio trilho; Emendas de trilhos precisam ser conectadas por junções, para p ara evitar que a dilatação provoque danos nos módulos; A distância vertical entre os trilhos deve respeitar as exigências do fabricante dos módulos em todas as fileiras (veja item anterior); A distância entre os módulos e a cumeeira lateral deve ser igual nos dois lados.
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Na execução é extremamente importante alinhar Figura 10: Faixa para fixação do módulo
O manual de instalação dos módulos especifica as condições da fixação deles, em especial a faixa © Solarize Treinamentos Profissionais Ltda.
o primeiro módulo com muito cuidado, já que todo o resto do arranjo será alinhado com ele. Uma pequena inclinação será multiplicada pelo
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número de módulos na fileira f ileira e será visível a olho nu. A correção posterior causa um esforço enorme de retrabalho.
A força oposta ocorre durante ventanias, chamada de carga de vento. Esta é mínima em instalações paralelas ao telhado, mas considerável em montagens elevadas.
7.3. Sequência da Execução 7.3. Exec ução
Quem fornece a garantia de que a cobertura resiste a estas forças, é o engenheiro calculista. Ele emitirá uma Anotação de Responsabilidade Técnica (ART), indispensável quando há movimentação de pessoas por baixo da instalação.
Vários fatores determinam a melhor sequência da execução: Acesso e movimentação dos técnicos, respeitando NR-35 (segurança de trabalho em altura) e NR-33 (espaços confinados). É proibido pisar nos módulos e deve-se tomar muito cuidado para não danificar os mesmos com os mosquetões do talabarte. Içamento dos módulos: procure uma solução adequada, que pode ser içamento manual, com elevador ou usando um caminhão Munck; Local da passagem dos cabos para dentro den tro do telhado (sempre protegido por um duto resistente às intempéries); Interligação dos módulos: o cabo de retorno do string string (veja capítulo 7 7)) é conduzido em paralelo à colocação dos módulos; Equipotencialização: para o aterramento dos módulos existem soluções com chapinhas integradas à fixação ou usando os orifícios orifíc ios previstos no módulo. Consulte o fabricante sobre restrições; O trilho também deve ser aterrado.
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8. 8. Manutenção A estrutura deve ser verificada em intervalos regulares por
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Corrosão dos elementos de fixação; Aperto adequado dos parafusos; Equipotencialização; Eventuais tensões entre a estrutura do arranjo e a estrutura da própria cobertura.
9. 9. Previsão No presente capítulo já mencionamos cuidados importantes a serem tomados na execução da instalação física. No próximo, veremos quais medições elétricas devem ser executadas durante a obra e no ato do comissionamento. Explicaremos também na o processo de legalização do projeto concessionária. Acesse o manual completo com o material – é grátis! adicional aqui adicional aqui –
7.4. Resistência da Cobertura 7.4. O arranjo fotovoltaico impõe uma u ma carga adicional à cobertura, pelo peso dos módulos (aprox. 12 kg/m²), da base de montagem e do lastro (em caso de lajes).
O autor, Hans Rauschmayer, Rauschmayer, é sócio-gerente da empresa Solarize Treinamentos Profissionais Ltda, Ltda, onde montou a abrangente grade de capacitação. Reconhecido especialista em energia solar, ele já foi convidado para ensinar e palestrar em universidades, universidades, instituições, congressos nacionais e internacionais e www.solarize.com.br.. vários programas de TV. Entre em contato pelo site site www.solarize.com.br © Solarize Treinamentos Profissionais Ltda.
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